[发明专利]钛铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛铝合金材料及其制备方法，其中钛铝合金材料，由基体材料、增韧相和增强相组成；其中，基体材料包括以下质量份数：Ti 70~72.5；Al 25；Mo 1；增韧相包括以下质量份数：HfC 0.8~1.5；Ta 0.5；VN 0.2~2；增强相为石墨烯，所配质量份数为0~1.5。依据本发明钛铝合金材料的强度和韧性比较高。

技术领域

本发明涉及一种钛铝合金材料及其制备方法。

背景技术

钛铝是金属间化合物，由于具有良好的机械性能，且密度比较低，可代替传统的以镍为基的高温合金（密度仅为镍基合金的一半左右）。钛铝合金具有高弹性模量、抗蠕变、抗氧化、耐磨耐高温等优良性能，作为轻质耐热结构材料一直备受研究者的关注，具有很大的发展和应用潜力，凭借其优良性能被广泛应用于航空、航天、军事和机械等重要领域。

为了改善钛铝合金室温塑形、耐磨性和高温800℃以下抗氧化性性能的不足，合金化是一种行之有效的方法。于宏宝等人对钛铝基合金组织性能进行了研究，在钛铝基合金基体上添加Cr、Nb、B等制备出硬质相弥散分布、精细、均匀的TiAl复合结构纳米合金粉末。目前石墨烯在金属基复合材料（Cu、Al、Ni）的应用研究发现：石墨烯的加入将大幅度改善材料的力学性能和摩擦性能，但是以钛铝合金为基体的研究报道很少，采用石墨烯的高强度和韧性性能制备低摩擦系数和高耐磨性能的钛铝基复合材料，对钛铝基复合材料的应用具有广阔的前景。

目前用以改善钛铝合金机械性能的处理方法主要是通过适当的热处理来实现，然而，热处理只能在一定程度上改善合金织构，材料本身并没有发生改变，或者说存在着先天不足，并且热处理所产生的合金织构在使用过程中非常容易转变回来。

在一些实现中，为了获得更佳的机械性能，通过增加钛用量的方法，钛的掺加量高达91%~96%，会造成钛铝合金的成本偏高。

在一些实现中，则在钛铝合金中掺加不少于总重30%的铌，用以提高钛铝合金的强度和韧性，然而铌的价格远高于钛（10倍左右），会大幅增加钛铝合金的价格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米颗粒增强增韧钛铝合金材料，本发明还提供了一种钛铝合金材料的制备方法。

依据本发明的实施例，提供一种钛铝合金材料，由基体材料、增韧相和增强相组成；

其中，基体材料包括以下质量份数：

Ti 70~72.5；

Al 25；

Mo 1；

增韧相包括以下质量份数：

HfC 0.8~1.5；

Ta 0.5；

VN 0.2~2；

增强相为石墨烯，所配质量份数为0~1.5。

上述钛铝合金材料，可选地，Ti的质量份数优选为72。

可选地，HfC质量份数优选为1；

VN质量份数优选为0.5。

可选地，石墨烯的质量份数为0.25~0.90。

依据本发明的实施例，还提供了一种制备如前所述的钛铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1）备料：称取给定量的基体材料、增韧相和增强相粉料，得到物料；

2）球磨混合：将步骤1）称量的物料投入球磨机进行球磨，得到给定粒度的混合料；

3）成型：将所述混合料填入给定模具进行成型。