專利名稱：Al的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬間化合物/陶瓷復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種機械合金化合成Al2O3/TiAl復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
金屬間化合物尤其是TiAl金屬間化合物，具有優(yōu)異的高溫比性能(強度、韌性、環(huán)境抗力等)，成為高溫結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)熱點之一。但是，室溫脆性、難于變形加工和850℃以上抗氧化性不足嚴(yán)重的阻礙了該合金的實際應(yīng)用。陶瓷顆粒增強TiAl基復(fù)合材料是克服以上缺陷的有效途徑。比較之下Al2O3不但更為廉價，而且其熱膨脹系數(shù)與TiAl基體也最為接近?，F(xiàn)有的制備方法有直接金屬氧化法、反應(yīng)溶滲法、氣壓溶滲法以及熱等靜壓法等。考慮到金屬間化合物基體相與陶瓷顆粒增強相之間的應(yīng)力相容性，利用原位反應(yīng)合成陶瓷顆粒增強金屬間化合物復(fù)合材料能夠制備陶瓷相與金屬相成分在很大范圍內(nèi)可調(diào)的熱力學(xué)相容性好的全新材料。但遺憾之處是這種方法也很難使原位生成的陶瓷相顆粒均勻的分布在金屬相晶界上，而且部分氣孔難以消除，給材料性能的進一步提高形成了很大的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能制備出增強相Al2O3晶粒細(xì)小、沿金屬間化合物晶界分布均勻、致密的Al2O3/TiAl復(fù)合材料的合成方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先按質(zhì)量百分比將0-64％的Ti，36-56％的Al和0-44％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2-0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為700-800轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20-24小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化非晶粉體在70-80℃下干燥4-5小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣或真空條件下以950-1200℃，10-35MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5-2.5小時即可。
本發(fā)明利用Ti粉、Al粉、TiO2粉以及少量添加劑經(jīng)合金化后，原位反應(yīng)生成Al2O3增強相來提高基體相TiAl。由于該材料成分可調(diào)性大，燒成溫度低，結(jié)構(gòu)均勻致密，成本較低，力學(xué)性能優(yōu)異，拓寬了該復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。


圖1為合金化得到的粉體及1200℃燒結(jié)試樣的XRD分析結(jié)果，其中縱坐標(biāo)代表強度，橫坐標(biāo)是衍射角度數(shù)。
圖2為1200℃燒結(jié)試樣的斷面形貌圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
實施例1首先按質(zhì)量百分比將64％的Ti和36％的Al制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在70℃下干燥5小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1200℃，20MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5小時即可。
實施例2首先按質(zhì)量百分比將56％的Al和44％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨24小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在78℃下干燥4.2小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1000℃，10MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.5小時即可。
實施例3首先按質(zhì)量百分比將25％的Ti，40％的Al和35％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.4％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為780轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨23小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在72℃下干燥4小時；將干燥后粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1150℃，35MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.8小時即可。
實施例4首先按質(zhì)量百分比將30％的Ti，50％的Al和20％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.3％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨21小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在75℃下干燥4.5小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以950℃，15MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.0小時即可。
實施例5首先按質(zhì)量百分比將47％的Ti，43％的Al和10％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨22小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在80℃下干燥4.8小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以1100℃，25MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.3小時即可。
實施例6首先按質(zhì)量百分比將55％的Ti，40％的Al和5％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為760轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在76℃下干燥4.6小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以1050℃，18MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5小時即可。
參見圖1，由圖1可以看出粉體為非晶相，燒結(jié)后為TiAl主晶相及少量的Ti3Al相。
參見圖2，由圖2可以看出，該材料晶粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)致密，無氣孔。
權(quán)利要求
1.Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于1)首先按質(zhì)量百分比將0-64％的Ti，36-56％的Al和0-44％的TiO2制成混合物；2)在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2-0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為700-800轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20-24小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；3)將合金化非晶粉體在70-80℃下干燥4-5小時；4)將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣或真空條件下以950-1200℃，10-35MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5-2.5小時即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將64％的Ti和36％的Al制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在70℃下干燥5小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1200℃，20MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5小時即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將56％的Al和44％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨24小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在78℃下干燥4.2小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1000℃，10MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.5小時即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將25％的Ti，40％的Al和35％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.4％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為780轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨23小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在72℃下干燥4小時；將干燥后粉體裝入石墨磨具中，在氬氣條件下以1150℃，35MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.8小時即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將30％的Ti，50％的Al和20％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.3％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨21小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在75℃下干燥4.5小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以950℃，15MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.0小時即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將47％的Ti，43％的Al和10％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.2％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨22小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在80℃下干燥4.8小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以1100℃，25MPa的壓力熱壓燒結(jié)2.3小時即可。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/TiAl復(fù)合材料合成方法，其特征在于首先按質(zhì)量百分比將55％的Ti，40％的Al和5％的TiO2制成混合物；在混合物中加入混合物質(zhì)量0.5％的硬脂酸鈉分散劑，采用干法球磨，使其機械合金化，其中，行星式球磨機的轉(zhuǎn)速為760轉(zhuǎn)/分鐘，料球質(zhì)量比為1∶10，球磨20小時，形成主晶相為TiAlO的非晶細(xì)小粉體；將合金化后的非晶粉體在76℃下干燥4.6小時；將干燥后的粉體裝入石墨磨具中，在真空條件下以1050℃，18MPa的壓力熱壓燒結(jié)1.5小時即可。
全文摘要
Al
文檔編號C22C45/08GK1775976SQ200510096090
公開日2006年5月24日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者朱建鋒, 王芬, 高積強 申請人:陜西科技大學(xué)