一种颗粒增强金属复合材料制造技术

本发明专利技术提供了一种颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述颗粒增强金属复合材料自下而上依次包括：第一颗粒增强钛合金层、第二颗粒增强钛合金层以及颗粒增强铝合金层，其中，所述颗粒增强金属复合材料是由如下方法制备：提供第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板；层叠所述第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板，得到第一层叠体；对所述第一层叠体进行热压，得到第二层叠体，其中，所述热压的工艺：热压温度为500‑550℃，压力为20‑25MPa，热压时间为40‑60min；对所述第二层叠体进行热轧，其中，轧制温度为350‑400℃。

Particle reinforced metal composite material

The present invention provides a particulate reinforced metal composite material, which is characterized in that the particulate reinforced metal composite material comprises a first particulate reinforced titanium alloy layer, a second particulate reinforced titanium alloy layer and a particulate reinforced aluminum alloy layer from bottom to top in turn. The particulate reinforced metal composite material comprises the following methods Preparation: The first particle reinforced titanium alloy plate, the second particle reinforced titanium alloy plate and the particle reinforced aluminum alloy plate are provided; the first particle reinforced titanium alloy plate, the second particle reinforced titanium alloy plate and the particle reinforced aluminum alloy plate are laminated to obtain the first layer; the first layer is hot pressed to obtain the second layer. The hot-pressing process includes: hot-pressing temperature is 500 550 temperature, pressure is 20 25 MPa, hot-pressing time is 40 60 min; hot-rolling of the second layer, in which the rolling temperature is 350 400 temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强金属复合材料
本专利技术涉层状材料领域，特别涉及一种颗粒增强金属复合材料。
技术介绍
TiAl基合金是一种新型轻质耐热结构材料，比重不到镍基合金的50％，具有轻质、高强、耐蚀、耐磨、耐高温等优点，并具有优异的常温和高温性能，成为全世界范围内航空、航天和军事领域研究和应用的重点材料。经过几十年的努力，目前TiAl基合金已经进入实用化发展阶段。其中，对TiAl基合金板材的需求最为迫切。TiAl基合金的铸件和锻件主要应用于航空航天发动机的机匣和叶片等部件；而TiAl基合金板材除了有望在航天和军事领域大量地直接用作结构材料外，还可以用作超塑性成型的预成形材料，制备航空和航天发动机的零部件以及超高速飞行器的翼和壳体等。然而众所周知的是，钛合金板材加工困难，直接轧制TiAl材料很难得到尺寸和力学性能都符合要求的成品。为了解决上述问题，现有技术提出了通过在Al中加入SiC颗粒来增加Al金属的屈服强度，然后将颗粒增强的铝与Ti进行热轧复合，形成复合板材的技术方案。但是上述技术方案至少仍然存在以下问题：1、使用热挤压方法去除颗粒增强铝中的氧化膜，这种方法需要专用机械设备，对于工业生产而言，这种设备过于昂贵，并不实用；2、虽然通过在Al中加入SiC，提高了Al的屈服强度，但是颗粒增强铝板材的屈服强度与Ti金属的屈服强度还是存在一定差距，不能完全解决热轧过程中的一系列问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颗粒增强金属复合材料，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述颗粒增强金属复合材料自下而上依次包括：第一颗粒增强钛合金层、第二颗粒增强钛合金层以及颗粒增强铝合金层，其中，所述颗粒增强金属复合材料是由如下方法制备：提供第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板；层叠所述第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板，得到第一层叠体；对所述第一层叠体进行热压，得到第二层叠体，其中，所述热压的工艺：热压温度为500-550℃，压力为20-25MPa，热压时间为40-60min；对所述第二层叠体进行热轧，其中，轧制温度为350-400℃。优选地，上述技术方案中，所述第一颗粒增强钛合金层是由如下方法制备的：提供钛合金粉末和WC粉末，其中，以体积百分比计，所述WC粉末占6-10％；利用球磨机对所述钛合金粉末和WC粉末进行第一球磨，得到第一混合粉末；对所述第一混合粉末进行第一真空热压烧结，得到第一颗粒增强钛合金锭；对所述第一颗粒增强钛合金锭进行第一还原热处理，得到第二颗粒增强钛合金锭；对所述第二颗粒增强钛合金锭进行线切割，得到第一颗粒增强钛合金板。优选地，上述技术方案中，所述第一球磨工艺为：球磨机转速为800-1000r/min，球磨时间为3-4h；所述第一真空热压烧结工艺为：烧结气压0.01-0.05Pa，烧结温度为1100-1300℃，烧结压力为70-120MPa，烧结时间为30-80min。优选地，上述技术方案中，所述还原热处理的工艺为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500-600℃，热处理时间为2-3h。优选地，上述技术方案中，所述第二颗粒增强钛合金层是由如下方法制备的：提供钛合金粉末和WC粉末，其中，以体积百分比计，所述WC粉末占2-4％；利用球磨机对所述钛合金粉末和WC粉末进行第二球磨，得到第二混合粉末；对所述第二混合粉末进行第二真空热压烧结，得到第三颗粒增强钛合金锭；对所述第三颗粒增强钛合金锭进行还原热处理，得到第四颗粒增强钛合金锭；对所述第四颗粒增强钛合金锭进行线切割，得到第二颗粒增强钛合金板。优选地，上述技术方案中，所述第二球磨工艺为：球磨机转速为800-1000r/min，球磨时间为2-3h，且所述第二球磨的时间比所述第一球磨的时间短；所述第二真空热压烧结工艺为：烧结气压0.01-0.05Pa，烧结温度为1000-1200℃，烧结压力为60-100MPa，烧结时间为25-70min，且所述第二真空热压烧结的温度、烧结压力以及烧结时间分别小于所述第一真空热压烧结的温度、烧结压力以及烧结时间。优选地，上述技术方案中，所述还原热处理的工艺为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500-600℃，热处理时间为2-3h。优选地，上述技术方案中，所述颗粒增强铝合金板是由如下方法制备的：提供铝合金粉末和碳化锆粉末，其中，以体积百分比计，所述碳化锆粉末占2-4％；利用球磨机对所述铝合金粉末和碳化锆粉末进行第三球磨，得到第三混合粉末；对所述第三混合粉末进行第三真空热压烧结，得到第一颗粒增强铝合金锭；对所述第一颗粒增强铝合金锭进行还原热处理，得到第二颗粒增强铝合金锭；对所述第二颗粒增强铝合金锭锭进行线切割，得到颗粒增强铝合金板。优选地，上述技术方案中，所述第三球磨工艺为：球磨机转速为800-1000r/min，球磨时间为3-4h；所述第三真空热压烧结工艺为：烧结气压0.01-0.05Pa，烧结温度为500-600℃，烧结压力为50-100MPa，烧结时间为30-60min。优选地，上述技术方案中，所述还原热处理的工艺为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500-600℃，热处理时间为2-3h。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、使用还原法替代了热挤压方法，降低了对于专用设备的要求，提高了方法的实用性；2、专利技术人发现，仅仅依赖屈服强度的匹配并不能解决热轧工艺中遇到的困难，为此，专利技术人设计了一种具有梯度屈服强度的结构，并发现本专利技术的结构能够较好的解决轧制过程中屈服强度不匹配的问题；3、通过合理的层结构设计、工艺制程设计，提升了复合材料整体的力学性能。具体实施方式除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。实施例1颗粒增强金属复合材料自下而上依次包括：第一颗粒增强钛合金层、第二颗粒增强钛合金层以及颗粒增强铝合金层，其中，颗粒增强金属复合材料是由如下方法制备：提供第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板；层叠第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板，得到第一层叠体；对第一层叠体进行热压，得到第二层叠体，其中，热压的工艺：热压温度为500℃，压力为25MPa，热压时间为60min；对第二层叠体进行热轧，其中，轧制温度为350℃。第一颗粒增强钛合金层是由如下方法制备的：提供钛合金粉末和WC粉末，其中，以体积百分比计，WC粉末占6％；利用球磨机对钛合金粉末和WC粉末进行第一球磨，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行第一真空热压烧结，得到第一颗粒增强钛合金锭；对第一颗粒增强钛合金锭进行第一还原热处理，得到第二颗粒增强钛合金锭；对第二颗粒增强钛合金锭进行线切割，得到第一颗粒增强钛合金板。第一球磨工艺为：球磨机转速为800r/min，球磨时间为4h；第一真空热压烧结工艺为：烧结气压0.01Pa，烧结温度为1100℃，烧结压力为12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述颗粒增强金属复合材料自下而上依次包括：第一颗粒增强钛合金层、第二颗粒增强钛合金层以及颗粒增强铝合金层，其中，所述颗粒增强金属复合材料是由如下方法制备：提供第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板；层叠所述第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板，得到第一层叠体；对所述第一层叠体进行热压，得到第二层叠体，其中，所述热压的工艺：热压温度为500‑550℃，压力为20‑25MPa，热压时间为40‑60min；对所述第二层叠体进行热轧，其中，轧制温度为350‑400℃。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述颗粒增强金属复合材料自下而上依次包括：第一颗粒增强钛合金层、第二颗粒增强钛合金层以及颗粒增强铝合金层，其中，所述颗粒增强金属复合材料是由如下方法制备：提供第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板；层叠所述第一颗粒增强钛合金板、第二颗粒增强钛合金板以及颗粒增强铝合金板，得到第一层叠体；对所述第一层叠体进行热压，得到第二层叠体，其中，所述热压的工艺：热压温度为500-550℃，压力为20-25MPa，热压时间为40-60min；对所述第二层叠体进行热轧，其中，轧制温度为350-400℃。2.如权利要求1所述的颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述第一颗粒增强钛合金层是由如下方法制备的：提供钛合金粉末和WC粉末，其中，以体积百分比计，所述WC粉末占6-10％；利用球磨机对所述钛合金粉末和WC粉末进行第一球磨，得到第一混合粉末；对所述第一混合粉末进行第一真空热压烧结，得到第一颗粒增强钛合金锭；对所述第一颗粒增强钛合金锭进行第一还原热处理，得到第二颗粒增强钛合金锭；对所述第二颗粒增强钛合金锭进行线切割，得到第一颗粒增强钛合金板。3.如权利要求2所述的颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述第一球磨工艺为：球磨机转速为800-1000r/min，球磨时间为3-4h；所述第一真空热压烧结工艺为：烧结气压0.01-0.05Pa，烧结温度为1100-1300℃，烧结压力为70-120MPa，烧结时间为30-80min。4.如权利要求2所述的颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述还原热处理的工艺为：热处理气氛为氢气，热处理温度为500-600℃，热处理时间为2-3h。5.如权利要求1所述的颗粒增强金属复合材料，其特征在于：所述第二颗粒增强钛合金层是由如下方法制备的：提供钛合金粉末和WC粉末，其中，以体积百分比计，所述WC粉末占2-4％；利用球磨机对所述钛合金粉末和WC粉末进行第二球磨，得到第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕崇新，
申请(专利权)人：深圳万佳互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44