專利名稱：一種TiAl₃增強鋁基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及鋁基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有比強度、比剛度高、高耐磨性、高的減振性等許多優(yōu) 點。TiAl3因其具有良好的熱電性能同時又具有高熔點、高硬度、高的彈性模量和價格低廉 等特點，是理想的增強相，為廣大學(xué)者所關(guān)注。原位反應(yīng)法制備的顆粒增強鋁基復(fù)合材料中 Ti和Al會自發(fā)進行化學(xué)反應(yīng)，方程式為Ti(s)+3Al(l) = TiAl3(S)。原位反應(yīng)生成的復(fù)合 材料具有界面結(jié)合性好、無污染、熱穩(wěn)定性好、節(jié)約成本等特點，因而逐漸受到重視。但是通 過傳統(tǒng)的原位鑄造工藝生成的TiAl3增強相呈方塊狀、針狀，個別可能形成晶須，并且宏觀 偏析時有出現(xiàn)。這將阻礙其進一步的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用超聲復(fù)合原位反應(yīng)制備TiAl3增強鋁基復(fù)合材料的方 法。本發(fā)明所述的制備方法為首先將冰晶石粉(Na3AlF6)與鈦粉(Ti)按1 1 0.5 1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度830 850°C時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合金的質(zhì)量數(shù)1 6wt. %加入到7075鋁合金熔體 中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功率為800 1000W的條件下，超聲20 35min ；將熔體溫度降至740 760°C，而后繼續(xù)超聲2 6min，澆入到金屬模型中，待冷卻 后取樣。本發(fā)明得到的TiAl3/7075鋁基復(fù)合材料組織中晶粒細小，且生成的TiAl3增強相 分布均勻，呈細小顆粒狀，無宏觀偏析現(xiàn)象。此工藝成本低、簡單；安全可靠；操作方便。


圖1為本發(fā)明實施例3條件下制備的TiAl3/7075鋁基復(fù)合材料深度腐蝕后的顯 微組織。圖2為本發(fā)明實施例3條件下制備的TiAl3/7075鋁基復(fù)合材料輕度腐蝕后其 TiAl3分布情況。
具體實施例方式本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。實施例1。首先將冰晶石粉(Na3AlF6)與鈦粉(Ti)按0. 5 1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將 7075鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度830°C時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合 金的質(zhì)量數(shù)Iwt. %加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功率為800W的條件下，超聲20min ；將熔體溫度降至740°C，而后繼續(xù)超聲4min，澆入到 金屬模型中，待冷卻后取樣。實施例2。首先將冰晶石粉(Na3AlF6)與鈦粉(Ti)按0. 5 1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將 7075鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度840°C時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合 金的質(zhì)量數(shù)2wt. %加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超 聲功率為800W的條件下，超聲25min ；將熔體溫度降至750°C，而后繼續(xù)超聲4min，澆入到 金屬模型中，待冷卻后取樣。實施例3。首先將冰晶石粉(Na3AlF6)與鈦粉(Ti)按1 1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075 鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度850°C時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合金的 質(zhì)量數(shù)4wt. %加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功 率為1000W的條件下，超聲30min ；將熔體溫度降至760V，而后繼續(xù)超聲4min，澆入到金屬 模型中，待冷卻后取樣。實施例4。首先將冰晶石粉(Na3AlF6)與鈦粉(Ti)按1 1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075 鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度840°C時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合金的 質(zhì)量數(shù)6wt. %加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功 率為1000W的條件下，超聲35min ；將熔體溫度降至760V，而后繼續(xù)超聲6min，澆入到金屬 模型中，待冷卻后取樣。附圖1為實施例3條件下獲得的TiAl3/7075的鋁基復(fù)合材料組織深度腐蝕后的 組織圖，圖中可見，所獲得的TiAl3/7075的鋁基復(fù)合材料組織中沒有樹枝晶出現(xiàn)，取而代之 的是大量的薔薇狀、球狀晶粒。超聲空化效應(yīng)使得熔體局部出現(xiàn)成份過冷，過早的從熔體中 析出晶核，同時由于超聲的作用使得枝晶的根部斷裂而成為游離晶，這些都大大的增加了 形核率，從而使復(fù)合材料的組織得到了明顯的細化。附圖2為實施例3條件下獲得的TiAl3/7075的鋁基復(fù)合材料組織輕度腐蝕后的組 織圖，圖中可見，在超聲的作用下，反應(yīng)生成了大量的細小顆粒狀的新生物質(zhì)且分布均勻。 從圖中可以看到生成的細小顆粒狀物質(zhì)分布在晶體內(nèi)部，顆粒大小約為1 μ m，少量細小顆 粒狀物質(zhì)的大小約為4 μ m。
權(quán)利要求
一種TiAl3增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征是首先將冰晶石粉與鈦粉按1～0.5∶1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度830～850℃時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合金的質(zhì)量數(shù)1～6wt.％加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功率為800～1000W的條件下，超聲20～35min；將熔體溫度降至740～760℃，繼續(xù)超聲2～6min。
全文摘要
一種TiAl3增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征是首先將冰晶石粉與鈦粉按1～0.5∶1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度830～850℃時，將上述混合粉末按鈦占7075鋁合金的質(zhì)量數(shù)1～6wt.％加入到7075鋁合金熔體中，再將超聲變幅桿伸入到鋁合金熔體中，在超聲功率為800～1000W的條件下，超聲20～35min；將熔體溫度降至740～760℃，繼續(xù)超聲2～6min。本發(fā)明得到的TiAl3/7075鋁基復(fù)合材料組織中晶粒細小，且生成的TiAl3增強相分布均勻，呈細小顆粒狀，無宏觀偏析現(xiàn)象。此工藝成本低、簡單；安全可靠；操作方便。
文檔編號C22C21/00GK101880783SQ20101019148
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者揭小平, 閆洪, 陳小會 申請人:南昌大學(xué)