一种耐制造技术

本发明专利技术涉及有色金属加工技术领域，具体涉及一种耐

【技术实现步骤摘要】
一种耐650
℃
钛基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属加工
，具体涉及一种耐
650℃
钛基复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]航空航天多种热结构对材料温度需求达到
650℃
以上，目前成熟应用的高温钛合金使用温度在
600℃
，现有材料无法满足新型飞行器对
650℃
以上服役温度的要求，新型耐高温结构材料的研发成为亟待解决的关键问题
。
在钛合金基体中引入颗粒
、
晶须等陶瓷析出相，并调控优化基体成分，可提高其强度
、
耐热性
、
抗持久蠕变能力
、
弹性模量等，使用温度达到
650℃
，可用于飞机蒙皮
、
防火墙
、
隔框
、
横梁
、
腹板及结构骨架等耐热结构部件，具有重要的应用前景
。
[0003]因此，专利技术人提供了一种耐
650℃
钛基复合材料及其制备方法
。

技术实现思路

[0004](1)
要解决的技术问题
[0005]本专利技术实施例提供了一种耐
650℃
钛基复合材料及其制备方法，解决了钛基复合材料的高温性能不足
、
薄板制备困难的技术问题
。
[0006](2)
技术方案
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种耐
650℃
钛基复合材料，包括的组分及质量百分比为：铝
6.0
％～
7.0
％
、
锆
1.0
％～
3.0
％
、
钼
0.5
％～
2.0
％
、
钒
0.1
％～
2.0
％
、
硅
0.1
％～
0.4
％
、
硼
0.3
％～
0.7
％
、
碳
0.01
％～
0.15
％，余量为钛
、
难熔金属和不可避免的杂质元素
。
[0008]进一步地，所述难熔金属包括铌
、
钨及钽中的至少一种，其质量百分比小于或等于2％
。
[0009]本专利技术的第二方面提供了一种上述的耐
650℃
钛基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤
1、
将元素原材料按质量百分比均匀混合，然后压制并焊接成熔炼电极，通过多次真空自耗电极熔炼制备出钛基复合材料锭坯；
[0011]步骤
2、
在所述钛基复合材料锭坯的表面涂耐高温抗氧化涂层后，在
β
+50℃
～
β
+200℃
相区进行保温处理，然后进行多火次锻造变形，每火次变形量为
20
～
50
％，然后空冷至室温，获得析出相细小且各向均匀分布的钛基复合材料锻坯；
[0012]步骤
3、
对所述钛基复合材料锻坯进行表面打磨处理，然后涂覆抗氧化涂层，得到钛基复合材料板坯；
[0013]步骤
4、
将所述钛基复合材料板坯置于
β
+50℃
～
β
+200℃
的加热炉中进行加热处理并保温，然后热轧，首火次进行多道次变形，每道次的变形量为
10
～
35
％，火次变形量为
30
～
80
％；
[0014]步骤
5、
在
β
+30℃
～
β
+200℃
的加热炉中进行加热处理并保温，换向后进行多道次
变形，每道次的变形量为
20
～
40
％，火次变形量为
40
～
80
％，轧制变形后空冷至室温；
[0015]步骤
6、
重复步骤5进行至少一火次变形，然后将坯料进行表面处理，切割加工成合适尺寸，采用金属板材包覆坯料并封焊；
[0016]步骤
7、
将包覆处理好的坯料置于
β
+30℃
～
β
+200℃
的加热炉中并保温，进行多道次变形，得到半成品板材；其中，每道次的变形量为
15
～
30
％，终轧温度高于或等于
β
‑
50℃
；
[0017]步骤
8、
对所述半成品板材进行表面处理，得到耐
650℃
钛基复合材料板材
。
[0018]进一步地，所述钛基复合材料锭坯的组织由
α
+
β
相及
α2相
、TiB
及硅化物构成
。
[0019]进一步地，步骤2中的保温时间为3～
10h。
[0020]进一步地，步骤4中的保温时间为
H
×
(1.0
～
2.0)min
，其中，
H
为坯料总厚度，单位为
mm。
[0021]进一步地，步骤7中的保温时间为
H
×
(1.0
～
1.5)min
，其中，
H
为坯料总厚度，单位为
mm。
[0022]进一步地，步骤7中的最后一道次变形量小于前一道次变形量且小于或等于
25
％
。
[0023]进一步地，所述半成品板材的基体组织为近网篮状片层组织与不连续晶界
α
相的构成
。
[0024]进一步地，步骤4～6中火次内的板坯进行短时回炉保温处理
。
[0025](3)
有益效果
[0026]综上，本专利技术通过微米级陶瓷化合物
、
纳米级
α2和硅化物相协同强化
、
添加难熔金属元素
、
以及调控基体组织形成片层组织提高高温强度，并细化
β
晶粒尺寸以改善塑性，实现了良好的室温塑性及高温强度匹配
。
采用
β
单相区以上锻造及轧制变形，大的火次及道次轧制变形量减少温降，严格控制终变形温度在
β
‑
50℃
以上，精确调控终锻终轧火次中不同道次变形量，获得了具有近网篮组织特点的细小晶粒，
TiB
相呈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐
650℃
钛基复合材料，其特征在于，包括的组分及质量百分比为：铝
6.0
％～
7.0
％
、
锆
1.0
％～
3.0
％
、
钼
0.5
％～
2.0
％
、
钒
0.1
％～
2.0
％
、
硅
0.1
％～
0.4
％
、
硼
0.3
％～
0.7
％
、
碳
0.01
％～
0.15
％，余量为钛
、
难熔金属和不可避免的杂质元素
。2.
根据权利要求1所述的耐
650℃
钛基复合材料，其特征在于，所述难熔金属包括铌
、
钨及钽中的至少一种，其质量百分比小于或等于2％
。3.
一种如权利要求1‑2中任一项所述的耐
650℃
钛基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤
1、
将元素原材料按质量百分比均匀混合，然后压制并焊接成熔炼电极，通过多次真空自耗电极熔炼制备出钛基复合材料锭坯；步骤
2、
在所述钛基复合材料锭坯的表面涂耐高温抗氧化涂层后，在
β
+50℃
～
β
+200℃
相区进行保温处理，然后进行多火次锻造变形，每火次变形量为
20
～
50
％，然后空冷至室温，获得析出相细小且各向均匀分布的钛基复合材料锻坯；步骤
3、
对所述钛基复合材料锻坯进行表面打磨处理，然后涂覆抗氧化涂层，得到钛基复合材料板坯；步骤
4、
将所述钛基复合材料板坯置于
β
+50℃
～
β
+200℃
的加热炉中进行加热处理并保温，然后热轧，首火次进行多道次变形，每道次的变形量为
10
～
35
％，火次变形量为
30
～
80
％；步骤
5、
在
β
+30℃
～
β
+200℃
的加热炉中进行加热处理并保温，换向后进行多道次变形，每道次的变形量为
20

【专利技术属性】
技术研发人员：曾元松，王富鑫，韩秀全，付明杰，刘莹莹，黄志涛，张书铭，乔虹，王钧仡，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：