[发明专利]一种制备织构化高韧性块体材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备织构化高韧性块体材料的方法。该方法通过急冷甩带工艺与压力下固相烧结工艺相结合的复合工艺，在高真空单辊旋淬设备上进行甩带，将打磨干净的合金材料装插在设备的感应线圈的石英管中，打开真空泵抽真空，并在感应线圈上接通电流，待固体材料感应熔化成液态，打开氩气阀门，向石英管中充入高纯氩气，将液态材料喷射到水冷的铜辊上，得到具有织构的薄带；选取完整的薄带，将带材有序的堆叠在石墨模具中，石墨阴模与带材使用石墨纸隔开，两端用石墨垫片和石墨压头封上,并将堆叠薄带的石墨模具放入烧结炉中烧结,获得致密的、具有织构的、并有效地控制晶粒的大小和取向织构化的高韧性的块材。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体地说，涉及一种制备织构化高韧性块体材料的方法。

背景技术

单晶材料在不同的晶体学方向上，其各方面的性能会表现出显著差异，这种现象称为各向异性，利用这种各向异性的特性，扩展提高了各种材料的应用和使用性能。但单晶材料的制备困难且成本高，制约了材料实际应用。在多晶材料中形成织构，使得多晶材料具有各向异性，且制备相对容易成本相对较低，所以具有广阔的实际应用前景。

目前，制备具有织构的多晶材料的方法，主要有定向凝固法、大变形法和急冷甩带法。发明专利201310637736.5“一种高性能各向异性铷铁硼磁体的制备方法”中,采用先喷射沉积得到铷铁硼坯锭，然后对合金坯锭进行热变形得到织构，再在强磁场下退火强化织构，最后进行低温退火改善晶界结构。虽然该方法可以获得高性能的各向异性铷铁硼磁体合金，但该过程需要进行热变形，不宜应用于脆性材料，且通过在高磁场下退火来提高织构的步骤，不能应用于非磁性材料，施加磁场必然会提高生产成本和能耗。

材料的力学性能是一项重要的指标，尤其对于工程材料高的强度、高的塑性和高的韧性，一直是材料研究人员在追求的目标。从机理上材料的强化主要有四种机制，分别为细晶强化、固溶强化、第二相强化和加工硬化，其中细晶强化是唯一可以在提高强度的同时提高材料的塑性。

在发明专利201610050074.5中，公开了一种重力铸造与热挤出组合工艺制备高强高塑高韧性亚共晶铝硅合金材料的方法，该方法首先采用重力铸造得到铝硅合金，再在真空下热挤出改善合金组织，最后在退火得到固溶的亚共晶。虽然该方法可以获得高强高塑高韧性亚共晶铝硅合金，但该过程需要进行热变形，但是不宜应用于脆性材料。具有织构的多晶高韧性材料，具有巨大的应用前景，传统的定向凝固工艺得到的材料往往力学性能不足，而大变形的制备方法又不宜应用于脆性材料。因此，既可应用于塑性材料，也可以用于脆性材料，从而获得具有高韧性和织构材料的新型制备工艺，成为需迫切解决的重要问题。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种制备织构化高韧性块体材料的方法。该方法既适用于塑性材料也可适用于脆性材料的制备，其通过急冷甩带工艺与压力下固相烧结工艺相结合的复合工艺，有效地细化晶粒和控制晶粒的取向，从而制备出织构化的高韧性块材。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种制备织构化高韧性块体材料的方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.在高真空单辊旋淬设备上进行甩带；

将打磨干净的合金材料装插在单辊旋淬设备的感应线圈中间的石英管中；开启真空泵，将腔室内抽真空直至1×10^-3Pa，在感应线圈上接通30A的电流，待固体材料感应熔化成液态，打开氩气阀门，向石英管中充入高纯氩气，将液态材料喷射到水冷的铜辊上，得到具有织构的薄带；

步骤2.选取薄带；

将选取的带材有序的堆叠到石墨模具中，石墨阴模与带材使用石墨纸隔开，两端用石墨垫片和石墨压头封上；

步骤3.烧结；