一种碳化物增强TiAl基纳米复合材料的制备方法技术

一种碳化物增强TiAl基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)选取纯度99.9％以上、粒径为50‑500nm的TiC陶瓷颗粒和粒径为45‑150μm的TiAl合金粉末作为原料；(2)利用机械球磨法将两种材料混合，得到TiC纳米颗粒均匀分布在TiAl合金粉末表面的预混合粉末，其中TiC纳米颗粒重量占混合后粉末总重量的0.7‑1.2wt.％；(3)利用电子束熔化技术逐层成形制备TiAl基纳米复合材料，直至三维块体试样加工完毕。电子束熔化成形过程中增加半熔化步骤，最终得到近全致密的碳化物增强TiAl基纳米复合材料。成形过程中工艺参数可调范围大，基体显微组织均匀且增强相细小弥散分布，力学性能良好。本发明专利技术提出的TiAl基纳米复合材料的制备方法，由于具有电子束增材制造特点及优势，在航空航天领域具有巨大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化物增强TiAl基纳米复合材料的制备方法
本专利技术属于TiAl基复合材料及增材制造
，涉及一种基于电子束熔化技术的TiC陶瓷纳米颗粒添加的碳化物增强TiAl基纳米复合材料的成形工艺。
技术介绍
TiAl合金由于具有高的比弹性模量、比强度、良好的高温抗氧化性和高温抗蠕变性能，在航空航天用结构材料方面具有很大的应用前景。但本征脆性和难加工性限制了其大规模的应用。纳米颗粒复合化有望提高TiAl合金的力学性能。Ti2AlC相具有良好的韧性，可以有效阻碍裂纹扩展。与石墨和碳纳米管相比，以TiC为碳源加入TiAl合金中制备的复合材料可以获得更高的硬度和强度。现有的TiAl基复合材料的制备方法有铸造法和粉末冶金法。但由于陶瓷颗粒与金属基体之间热膨胀系数和润湿性具有差异，该类技术会导致纳米颗粒的团聚及其与TiAl熔体的不良反应，导致夹气和热应力，出现孔洞、裂纹及界面结合差等现象。另外，传统技术工序复杂，成本较高，难制备复杂形状零件。电子束熔化技术(EBM)通过逐层粉末熔化成形实体零件，可以制备复杂结构部件，缩短生产周期，在航空航天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化物增强TiAl基纳米复合材料的制备方法，其特征在于首次采用电子束熔化技术(EBM)，并与半熔化扫描策略相结合，通过控制EBM工艺来获得所需材料；/n具体制备步骤如下：/n(1)选取纯度99.9％以上、粒径为50-500nm的TiC陶瓷颗粒和粒径为45-150μm的TiAl合金粉末作为原料；/n(2)利用机械球磨法将两种材料混合，得到TiC纳米颗粒均匀分布在TiAl合金粉末表面的预混合粉末，其中TiC纳米颗粒重量占混合后粉末总重量的0.7-1.2wt.％；/n(3)利用电子束熔化技术逐层成形制备TiAl基纳米复合材料。在计算机中构建三维实体几何模型并进行分层切片；在成形腔体内铺放成形...

【技术特征摘要】
1.一种碳化物增强TiAl基纳米复合材料的制备方法，其特征在于首次采用电子束熔化技术(EBM)，并与半熔化扫描策略相结合，通过控制EBM工艺来获得所需材料；
具体制备步骤如下：
(1)选取纯度99.9％以上、粒径为50-500nm的TiC陶瓷颗粒和粒径为45-150μm的TiAl合金粉末作为原料；
(2)利用机械球磨法将两种材料混合，得到TiC纳米颗粒均匀分布在TiAl合金粉末表面的预混合粉末，其中TiC纳米颗粒重量占混合后粉末总重量的0.7-1.2wt.％；
(3)利用电子束熔化技术逐层成形制备TiAl基纳米复合材料。在计算机中构建三维实体几何模型并进行分层切片；在成形腔体内铺放成形基板，并将预混合粉末放入EBM设备的粉箱中，密封腔体同时开启真空系统；建立加工任务，并设定铺粉厚度为70μm；成形过程中铺粉系统首先控制粉刷均匀铺设一层预混合粉末于成形基板上，然后采用高能电子束进行预热；按照计算机模型的分层路径，采用离焦的高能电子束扫描预混合粉末，使其部分熔化，实现一定程度的粉末固结；按照计算机模型的分层路径，采用聚焦的高能电子束扫描半固结态粉末，使其完全熔化，形成试样单层截面；然后成形基板下降一个层厚的距离，重新铺粉并重复上述步骤；逐层制备TiAl基纳米复合材料，直至三维块体试样加工完毕。

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【专利技术属性】
技术研发人员：林均品，高博洋，彭徽，梁永锋，罗呼学，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11