[发明专利]一种钛合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

传统上，采用陶瓷的颗粒、晶须或短纤维作为增强体来制备铝基复合材料，虽然提高了材料比强度、比刚度，但陶瓷增强体的加入也恶化了基体的塑性，有时反而降低了材料的强度。与陶瓷增强体相反，许多金属和合金不仅具有较高强度、刚度和良好的塑性，是作为铝基复合材料理想的增强体，但采用少量的钛合金颗粒增强铝基复合材料的研发尚未展开。

目前，为了制备钛铝金属间化合物，常采用高能球磨、烧结和随后热加工相结合的方法制备钛铝复合体，然后反应合成钛铝合金。并且采用纯钛粉末的含量非常高，与纯铝粉末含量相近；虽然高能球磨细化了钛粉和铝粉，但引入了大量杂质，影响了粉末烧结。最后还要进行等温锻、挤压、热模锻及轧制等热加工方法致密钛铝复合体。总而言之，采用当前制备方法不仅杂质含量高，工序繁多，能耗过高，成本太贵。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统工艺制备钛铝复合体存在高杂质和高耗能的问题，其次解决制备钛铝复合体工序繁多和能耗过高的问题以及现在没有一种方法既能解决上述2种问题的同时又能同时提高钛铝复合体的强度和保持良好的塑性。

本发明的一种钛合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、原材料配比：将85～95vol.％的铝合金粉末与15～5vol.％的钛合金粉末进行机械混粉，得钛铝复合粉体；其中，铝合金的粒径为10～30μm，钛合金粒径为5～20μm；

二、对步骤一得到的钛铝复合粉体进行双向压实，压实温度100～200℃，压实压力50～200MPa，保压时间5～10分钟，得到钛铝复合坯体；

三、对步骤二得到的钛铝复合坯体在温度大于铝合金再结晶温度的条件下，进行热挤压，得钛合金颗粒增强铝基复合材料；其中，挤压比为(9～25):1。

本发明包含以下有益效果：

本发明的方法中首先采用机械混粉和双向温压制备钛铝复合坯体，然后热挤压制备获得最终材料。通过采用低含量的钛合金颗粒代替高含量的纯钛颗粒，采用械混粉代替高能球磨，采用热挤压代替烧结和热加工成形两步骤，可以实现一步完成复合材料制备，工艺简单，能耗少，污染小和制备成本低。本发明可以通过钛合金颗粒加入使铝合金的屈服强度增加10％～30％，塑性可以保持在10％左右。

附图说明

图1实施例1制得的钛合金颗粒增强铝基复合材料的电镜图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种钛合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、原材料配比：将85～95vol.％的铝合金粉末与15～5vol.％的钛合金粉末进行机械混粉，得钛铝复合粉体；其中，铝合金的粒径为10～30μm，钛合金粒径为5～20μm；

二、对步骤一得到的钛铝复合粉体进行双向压实，压实温度100～200℃，压实压力50～200MPa，保压时间5～10分钟，得到钛铝复合坯体；

三、对步骤二得到的钛铝复合坯体在温度大于铝合金再结晶温度的条件下，进行热挤压，得钛合金颗粒增强铝基复合材料；其中，挤压比为(9～25):1。

本实施方式的方法中首先采用机械混粉和双向温压制备钛铝复合坯体，然后热挤压制备获得最终材料。通过采用低含量的钛合金颗粒代替高含量的纯钛颗粒，采用械混粉代替高能球磨，采用热挤压代替烧结和热加工成形两步骤，可以实现一步完成复合材料制备，工艺简单，能耗少，污染小和制备成本低。本发明制备的5～15vol.％的铝基复合材料相对铝合金而言屈服强度增加10～30％左右，塑性保持在10％左右。

本实施方式的机械混粉具体条件为：质量球料比为(5～10):1和混粉时间为10～16小时。

本实施方式铝合金粉末为不规则形状的铝合金粉末，钛合金粉末为不规则形状的钛合金粉末。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：步骤一中的将86～94vol.％的铝合金粉末与14～6vol.％的钛合金粉末进行机械混粉。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：步骤一中的将87～93vol.％的铝合金粉末与13～7vol.％的钛合金粉末进行机械混粉。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：步骤一中的将88～92vol.％的铝合金粉末与12～8vol.％的钛合金粉末进行机械混粉。其它与具体实施方式一相同。