The invention discloses a method for preparing Ti Al3Ti Al laminated composite material by endothermic semi-solid reaction. The method is as follows: Cutting Ti foil and Al foil into appropriate size, cleaning Ti foil and Al foil with acetone and chemical reagent, then rinsing them with clean water immediately; drying and laminating Ti foil and Al foil after rinsing, and putting the laminated Ti foil and Al foil into place. At last, the graphite mould was put into the vacuum hot-pressing sintering furnace and sintered in the temperature range of endothermic semi-solid reaction to prepare Ti_Al3Ti_Al laminated composites. With the help of liquid Al existing in semi-solid reaction of Ti and Al foils, the present invention can supplement the hole caused by Kokendall effect, the advantage of endothermic reaction to inhibit grain growth of intermetallic compounds, and the residual liquid Al can remedy the crack of delamination. The prepared composite material has the characteristics of no hole, smooth interface, compact structure and simple process. Point.
【技术实现步骤摘要】
一种采用吸热半固态反应制备Ti-Al3Ti-Al叠层复合材料的方法
本专利技术属于叠层复合材料领域,具体涉及一种采用吸热半固态反应制备Ti-Al3Ti-Al叠层复合材料的方法。
技术介绍
Ti-Al3Ti叠层复合材料由韧性金属Ti和脆性金属间化合物Al3Ti组成。该类复合材料具有高强度、高模量、低密度的优异性能,还具有强大的吸收冲击功的能力,可作为超高吸能装甲防护材料,在航空航天、地面武器装备的装甲防护等诸多领域有着广阔的应用前景。目前,国内外关于Ti-Al3Ti叠层复合材料制备技术主要有真空热压烧结、非真空热压烧结、轧制复合热处理等技术。根据烧结中Ti箔、Al箔所处的物理状态和反应过程,其物理冶金学过程可分为固固扩散反应和固液扩散反应。固固扩散反应是交替叠放的Ti箔、Al箔在Al熔点温度以下发生反应,当Al箔完全反应后,采用高温热压或高温烧结致密化工艺消除材料中孔洞,最终获得界面平直、组织致密均匀的Ti-Al3Ti叠层复合材料。Ti-Al3Ti叠层复合材料的真空热压烧结、无真空热压烧结、轧制复合热处理技术均由固固扩散反应和致密化工艺组成。固固扩散反应制备的Ti-Al3Ti叠层复合材料均出现孔洞、隧道裂纹、剥层裂纹等缺陷问题。原因是在固固扩散反应中,Al在Ti中的扩散速率远高于Ti在Al中的扩散速率,Ti的热膨胀系数(7.35×10-6/℃)与Al3Ti的热膨胀系数相差(15×10-6/℃)较大,并且Al3Ti金属间化合物具有本征脆性,故而制备态的Ti-Al3Ti叠层复合材料中不可避免的出现孔洞、隧道裂纹、剥层裂纹等缺陷。本专利技术借助Ti、Al箔半固态反 ...
【技术保护点】
1.一种吸热半固态反应制备Ti‑Al3Ti‑Al叠层复合材料的方法,其特征在于,有以下步骤:①将金属Ti箔和金属Al箔裁剪成大小相同的箔片,其中金属Ti箔的数目比金属Al箔的数目多一个;②将裁剪后的金属Ti箔和金属Al箔分别放入装有丙酮溶液的烧杯中进行超声波清洗,去除表面油污和杂质;③将清洗后的金属Ti箔和金属Al箔分别用化学试剂进行反应处理,以去除表面氧化物,然后立即用清水冲洗;④将冲洗后的金属Ti箔和金属Al箔进行烘干上下交替叠层处理,并且保证上下最外层均为金属Ti箔;将叠层完毕的Ti箔和Al箔用金属包套进行封装并放入石墨模具;⑤将石墨模具放入真空热压烧结炉中,对真空热压烧结炉进行抽取真空,石墨模具位于上下压头之间,初始压力为压头的自重,热压工艺采用四个保温保压烧结阶段:首先对石墨模具施加5.0MPa 压力,温度升高到450℃,保温120min,压力为5.0MPa;然后升高烧结温度到640℃,保温90min,压力为1.5MPa;继续升高烧结温度到655℃,保温90min,压力为0.5MPa;最后升高烧结温度到吸热半固态反应温度区间660~680℃,保温180min,压力为3.5MP ...
【技术特征摘要】
1.一种吸热半固态反应制备Ti-Al3Ti-Al叠层复合材料的方法,其特征在于,有以下步骤:①将金属Ti箔和金属Al箔裁剪成大小相同的箔片,其中金属Ti箔的数目比金属Al箔的数目多一个;②将裁剪后的金属Ti箔和金属Al箔分别放入装有丙酮溶液的烧杯中进行超声波清洗,去除表面油污和杂质;③将清洗后的金属Ti箔和金属Al箔分别用化学试剂进行反应处理,以去除表面氧化物,然后立即用清水冲洗;④将冲洗后的金属Ti箔和金属Al箔进行烘干上下交替叠层处理,并且保证上下最外层均为金属Ti箔;将叠层完毕的Ti箔和Al箔用金属包套进行封装并放入石墨模具;⑤将石墨模具放入真空热压烧结炉中,对真空热压烧结炉进行抽取真空,石墨模具位于上下压头之间,初始压力为压头的自重,热压工艺采用四个保温保压烧结阶段:首先对石墨模具施加5.0MPa压力,温度升高到450℃,保温120min,压力为5.0MPa;然后升高...
【专利技术属性】
技术研发人员:原梅妮,姚磊斌,辛乐,姚宇航,韩方洲,魏守征,
申请(专利权)人:中北大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。