一种Ｔｉ５Ｓｉ３／ＴｉＡｌ复合材料的制备方法，它涉及一种复合材料的制备方法。本发明专利技术解决采用现有技术制备的ＴｉＡｌ复合材料存在均匀性不好、致密度较低以及成本高的问题。方法：纯钛颗粒堆积到钢模具中得多孔钛预制体，Ａｌ－Ｓｉ合金铸锭线切割成块体，置于多孔钛预制体上，真空热压烧结，冷却至室温后退模，即得Ｔｉ５Ｓｉ３／ＴｉＡｌ复合材料。本发明专利技术有效提高材料致密度（９５％～９８％）和结构均匀性，提高了高温强度、蠕变性能和抗氧化性，满足实用化的需要；省去了粉末冶金工艺中球磨混粉的过程，减少了Ｔｉ、Ａｌ发生氧化及融入新杂质的机会，降低氧化与杂质对ＴｉＡｌ基合金板材的负面影响；工艺简单，操作容易，设备少，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料的制备方法。
技术介绍
TiAl合金由于其密度低，比强度和比刚度高，是航空、航天飞行器理想的新型高温结构材料，但从其性能特别是力学性能来看，单纯的金属间化合物无法满足一些特殊的航 空部件对高温强度、蠕变抗力、抗氧化性和持久性能的综合要求，因此制备金属间化合物基 复合材料，可望获得良好的力学性能，并同时保持基体密度低的特性。目前，已经成功制备出TiB2、TiC、Ti2AlC、Al203和Ti5Si3增强TiAl复合材料，常用 的制备方法多是基于粉未冶金的路线，先制备粉体再进行反应合成，对于粉末冶金法所制 备的复合材料，材料制备过程中氧化现象比较严重且容易产生杂质，材料的均勻性不好，且 材料致密度较低，仅为70% 90%。现在，为了使材料致密化，又附加以其它方法，如热压 烧结、热等静压烧结、脉冲电流烧结、放电等离子烧结等，很多新的方法还在探索阶段，无形 中增加了复合材料的制备成本。
技术实现思路
本专利技术为了解决采用现有技术制备的TiAl复合材料存在均勻性不好、致密度较 低以及成本高的问题，而提供一种Ti5Si3/TiAl复合材料的制备方法。Ti5Si3AiAl复合材料的制备方法按以下步骤实现一、采用直径为80 120 μ m 纯钛颗粒直接堆积到钢模具中，得多孔钛预制体；二、将Al-Si合金铸锭线切割成与钢模 具形状尺寸相当的块体，然后置于多孔钛预制体上，再置于真空热压烧结炉中，抽真空至 0. 001 0. OlPa，然后以10 20°C /min的速度升温至640 800°C并保温30 60min，再 加压到5 30MPa，保压0. 5 3h，继续升温至1100 1400°C，在压力为10 30MPa的条 件下烧结1 4h，保压冷却至室温后退模，即得Ti5Si3/TiAl复合材料；其中Al-Si合金与 纯钛的质量百分比为35 39 61 65，Al-Si合金中Si的含量为3. 6 16. 7wt. %。本专利技术采用反应压力浸渗技术，可有效提高材料致密度(95% 98% )和结构均 勻性，提高了高温强度(700°C时强度为680 750MPa)、蠕变性能和抗氧化性，满足了实用 化的需要；本专利技术压力浸渗过程在真空中进行，且省去了粉末冶金工艺中球磨混粉的过程， 减少Ti、Al发生氧化及融入新杂质的机会，降低氧化与杂质对TiAl基合金板材的负面影 响；本专利技术工艺简单，操作容易，设备少，成本低，易于推广。附图说明图1是具体实施方式九中所得Ti5Si3/TiAl复合材料的的显微照片。 具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式Ti5Si3/TiAl复合材料的制备方法按以下步骤实现 一、采用直径为80 120μm纯钛颗粒直接堆积到钢模具中，得多孔钛预制体；二、将Al-Si 合金铸锭线切割成与钢模具形状尺寸相当的块体，然后置于多孔钛预制体上，再置于真空热压烧结炉中，抽真空至0.001 0. OlPa,然后以10 20°C /min的速度升温至640 800°C并保温30 60min，再加压到5 30MPa，保压0. 5 3h，继续升温至1100 1400°C， 在压力为10 30MPa的条件下烧结1 4h，保压冷却至室温后退模，即得Ti5Si3/TiAl复合材料；其中Al-Si合金与纯钛的质量百分比为35 39 61 65，A1-Si合金中Si的含量为 3.6 16.7wt. %。本实施方式步骤一中多孔钛预制体为松装结构，孔隙率为47.6% 52%。 本实施方式步骤二中保压目的是使Al-Si合金熔液充分渗入到多孔钛预制体中。本实施方式步骤二中Al-Si合金和纯钛发生反应生成增强体Ti5Si3和TiAl3,其化 学反应式为:<formula>formula see original document page 4</formula>具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中采用直径为 90 110 μ m纯钛颗粒。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中采用直径为 100 μ m纯钛颗粒。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤二中抽真空至 0. 005Pa，然后以15°C /min的速度升温至650°C并保温55min，再加压到lOMPa，保压3h。其 它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤二中抽真空至 0. 006Pa，然后以16°C /min的速度升温至700°C并保温45min，再加压到20MPa，保压lh。其 它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤二中抽真空至 0. 008Pa，然后以18°C /min的速度升温至780°C并保温35min，再加压到30MPa，保压0. 5h。 其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤二中继续升温至 1200°C，在压力为15MPa的条件下烧结2h。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤二中继续升温至 1300°C，在压力为25MPa的条件下烧结lh。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。具体实施方式九本实施方式Ti5Si3/TiAl复合材料的制备方法按以下步骤实现 一、采用直径为80 μ m纯钛颗粒直接堆积到钢模具中，得多孔钛预制体；二、将Al-Si合金铸 锭线切割成与钢模具形状尺寸相当的块体，然后置于多孔钛预制体上，再置于真空热压烧 结炉中，抽真空至0. 005Pa，然后以20°C /min的速度升温至700°C并保温40min，再加压到 20MPa,保压2h，继续升温至1200°C，在压力为20MPa的条件下烧结2h，保压冷却至室温后退 模，即得Ti5Si3/TiAl复合材料；其中Al-Si合金与纯钛的质量百分比为35 65，Al-Si合金中Si的含量为5wt. %。本实施方式所得Ti5Si3/TiAl复合材料，经测试致密度为98% ；从图1中可知，Ti5Si3/AiAl复合材料的结构均勻，晶粒组织细小。具体实施方式十本实施方式Ti5Si3/TiAl复合材料的制备方法按以下步骤实现 一、采用直径为120 μ m纯钛颗粒直接堆积到钢模具中，得多孔钛预制体；二、将Al-Si合金 铸锭线切割成与钢模具形状尺寸相当的块体，然后置于多孔钛预制体上，再置于真空热压 烧结炉中，抽真空至O.OlPa，然后以15°C /min的速度升温至800°C并保温50min，再加压到 5MPa，保压3h，继续升温至1400°C，在压力为20MPa的条件下烧结3h，保压冷却至室温后退 模，即得Ti5Si3/TiAl复合材料；其中Al-Si合金与纯钛的质量百分比为39 61，Al-Si合 金中Si的含量为10. 5wt. %。 本实施方式所得Ti5Si3/TiAl复合材料，经测试致密度为97%，材料的结构均勻。权利要求一种Ti5Si3/T本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｔｉ↓［５］Ｓｉ↓［３］／ＴｉＡｌ复合材料的制备方法，其特征在于Ｔｉ↓［５］Ｓｉ↓［３］／ＴｉＡｌ复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、采用直径为８０～１２０μｍ纯钛颗粒直接堆积到钢模具中，得多孔钛预制体；二、将Ａｌ－Ｓｉ合金铸锭线切割成与钢模具形状尺寸相当的块体，然后置于多孔钛预制体上，再置于真空热压烧结炉中，抽真空至０．００１～０．０１Ｐａ，然后以１０～２０℃／ｍｍｉｎ的速度升温至６４０～８００℃并保温３０～６０ｍｉｎ，再加压到５～３０ＭＰａ，保压０．５～３ｈ，继续升温至１１００～１４００℃，在压力为１０～３０ＭＰａ的条件下烧结１～４ｈ，保压冷却至室温后退模，即得Ｔｉ↓［５］Ｓｉ↓［３］／ＴｉＡｌ复合材料；其中Ａｌ－Ｓｉ合金与纯钛的质量百分比为３５～３９∶６１～６５，Ａｌ－Ｓｉ合金中Ｓｉ的含量为３．６～１６．７ｗｔ．％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李爱滨，李峰，崔喜平，耿林，张杰，梁策，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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