【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料，尤其涉及一种中熵钛铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、γ-tial金属间化合物材料具有许多优异的性能，如比强度高、质量轻、耐高温以及良好的高温抗蠕变性能等，可以很好地满足航空以及其他工业的需求。γ-tial合金是近几年来备受青睐的耐温结构金属材料之一，但仍有许多方面的问题需要解决。
2、公开报道的资料主要侧重于针对γ-tial合金进行组织和性能调控、以及常规钛铝合金的钎焊用焊料或钎料的成分开发。如，专利201510831789.x公开了一种以高钛的铝钛合金为还原剂制备钛或钛铝合金的方法，其提供了一种新的以高钛的铝钛合金为还原剂，还原氟化钠和氟钛酸钠或氟钛酸钠制取钛或钛铝合金的方法。专利201910784835.3提供了一种细晶ti-48al-2cr-8nb钛铝合金的放电等离子烧结制备方法，通过采用两次放电等离子烧结细化近γ相结构(ng)tial合金晶粒尺寸，并提高其力学性能，对比一次烧结，二次烧结后平均晶粒尺寸减少降低49.5％，室温压缩强度提升了11％，应变率提升了6％。
3、γ-tial合金构件的制造与材料的可焊性十分相关。对该材料焊接方法开展的研究主要包括熔焊、扩散焊以及钎焊方法等。然而，由于γ-tial合金长程有序的晶体结构以及较高的al元素含量，导致该材料熔焊接头的热裂倾向严重、及其他焊接方法下接头界面脆性化合物较多的问题，导致若干焊接方法不适用于该材料焊接。加之，异种材料(如钛铝与钢、钛铝与高温合金等)之间线膨胀系数差异较大、冶金差异性大，含钛铝材料的异质结构件接头
4、高熵合金(mediumentropyalloy,mea)是一种新型的材料。高熵合金材料表现出高强度、高塑性和低温下良好的断裂韧性。mea材料是指由2～4种元素等原子比下熔融而成的合金，它的结构熵在1～1.5r之间；由等原子或近等原子比在5％～35％的各种元素所组成。由于多主元而体现“集体特色”，各种主元倾向于混乱排列，从而易形成简单物相。所引起高熵效应从而形成简单的固溶相而不是形成复杂的金属间化合物。高熵合金的研究和应用是近年来材料科学领域的一个热点和难点。理论上，高熵材料与钛铝合金在组织结构上差异较大。有关高熵或中熵钛铝合金，未见公开资料报道。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于针对γ-tial合金的室温低脆性以及难焊问题，提出一种兼顾材料塑性和焊接可焊性的中熵钛铝合金材料。
2、另外，本专利技术针对该新型中熵钛铝合金材料，提供一种简单可行且环保的制备方法。
3、本专利技术提供了一种中熵钛铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
4、a)在带有填粉装置的限位工装中铺放箔带材料和锆粉，得到箔带材料复合层；在所述填粉装置中装填用于补充的锆粉；
5、所述箔带材料复合层包括：第一tc4钛箔、第一锆粉层、第一铝箔、第二锆粉层、第二铝箔、第三锆粉层和第二tc4钛箔；
6、b)将所述箔带材料复合层进行热处理，得到中熵钛铝合金材料。
7、优选的，所述带有填粉装置的限位工装包括：
8、炉体；
9、所述炉体中设置有上方限位板和侧面限位板；
10、在所述炉体的侧面限位板上设置填粉装置。
11、优选的，所述上方限位板和侧面限位板将数层排列好的钛箔和铝箔定位，以保证不同箔带材料之间具有近似相同的间隙；
12、所述间隙的大小为0～0.1mm，且不为0。
13、优选的，在所述炉体的侧面限位板上定位箔带材料复合层的位置设置填粉装置。
14、优选的，所述填粉装置为细管通道；
15、所述细管通道的管径为3～5mm。
16、优选的，所述在带有填粉装置的限位工装中铺放箔带材料和锆粉前，还包括：
17、将所述箔带材料在丙酮中浸泡5～10min。
18、优选的，所述第一tc4钛箔和第二tc4钛箔的厚度均为0.05～0.1mm；
19、所述第一铝箔和第二铝箔的厚度均为0.05～0.1mm；
20、所述锆粉的粒度为100～150μm。
21、优选的，每层锆粉层中，锆粉的用量为3～4g/mm2。
22、优选的，所述热处理的方法包括：
23、室温下开始抽真空，并升温至800～830℃、真空度达到10-3pa保温30～35min，再升温至至950～960℃、维持真空度不低于10-3pa保温60～70min，降温，在100～200℃出炉；
24、所述热处理中，升温和保温的过程中施加等静压力；
25、所述等静压力为25～40mpa。
26、本专利技术还提供了一种上文所述的制备方法制得的中熵钛铝合金材料。
27、本专利技术提供了一种中熵钛铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：a)在带有填粉装置的限位工装中铺放箔带材料和锆粉，得到箔带材料复合层；在所述填粉装置中装填用于补充的锆粉；所述箔带材料复合层包括：第一tc4钛箔、第一锆粉层、第一铝箔、第二锆粉层、第二铝箔、第三锆粉层和第二tc4钛箔；b)将所述箔带材料复合层进行热处理，得到中熵钛铝合金材料。本专利技术制备的中熵钛铝合金的强度高且室温塑性佳，即室温延伸率可以提高至6％，且强度可达750mpa。同时，通过在常规真空钎焊下可获接头强度水平达520mpa、且具有大量解离裂纹形貌的非脆性的断口。此外，材料的制备成本低、工艺简单、可操作性强且效率高并对环境无污染。
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1.一种中熵钛铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带有填粉装置的限位工装包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述上方限位板和侧面限位板将数层排列好的钛箔和铝箔定位，以保证不同箔带材料之间具有近似相同的间隙；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述炉体的侧面限位板上定位箔带材料复合层的位置设置填粉装置。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述填粉装置为细管通道；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在带有填粉装置的限位工装中铺放箔带材料和锆粉前，还包括：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一TC4钛箔和第二TC4钛箔的厚度均为0.05～0.1mm；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每层锆粉层中，锆粉的用量为3～4g/mm2。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的方法包括：
10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法
...【技术特征摘要】
1.一种中熵钛铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带有填粉装置的限位工装包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述上方限位板和侧面限位板将数层排列好的钛箔和铝箔定位，以保证不同箔带材料之间具有近似相同的间隙；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述炉体的侧面限位板上定位箔带材料复合层的位置设置填粉装置。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述填粉装置为细管通道；
【专利技术属性】
技术研发人员：静永娟，邹文江，尚泳来，淮军锋，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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