專利名稱：TiC增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的 制備方法。
背景技術(shù)：
原位自生鈦基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度，比剛度，抗腐蝕以及各項同性等一系列優(yōu)異的性能，在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。近幾年，國內(nèi)外關(guān)于原位自生鈦基復(fù)合材料方面的關(guān)鍵研究問題，逐漸從材料設(shè)計問題轉(zhuǎn)變到材料成形、性能提高及應(yīng)用等問題上來。板材軋制是作為材料成形的手段提高自生鈦基復(fù)合材料性能擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域的重要途徑?，F(xiàn)有的原位自生鈦基復(fù)合材料板材(TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材)工藝復(fù)雜，工藝復(fù)雜的板材制備方法必然提高鈦基復(fù)合材料板材制備成本，這在一定程度上限制了其規(guī)?；瘧?yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有TiC/Ti-6Al_4V復(fù)合材料板材工藝復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題，提供了一種TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法。TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材的方法如下一、按TiC顆粒增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材中TiC顆粒的體積百分比為3% 30%,Ti-6Al-4V體積百分比為70% 97%計算并分別稱取海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后將石墨粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊；二、將步驟一得到的預(yù)制塊、純鋁和Al-V中間合金加入到真空水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉爐中熔煉，然后隨爐冷卻，得到鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料；三、將方形坯料放入加熱爐中加熱到900°C 1150°C并保溫0. 2 2小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋制壓力為200T 800T、軋制溫度為900°C 1150°C、軋制速度為0. lm/s 3m/s、道次變形量為10% 40%，方形坯料經(jīng)I道次軋制后，然后再在900。。 1150°C保溫5分鐘 70分鐘；四、按照步驟三的步驟軋制方形坯料3 10道次，軋制總變形量為40% 98%，然后在500°C 700°C保溫Ih 6h，隨爐冷卻至室溫，得到I 4mm厚TiC增強(qiáng)Ti_6Al_4V復(fù)合材料板材。本發(fā)明制備的TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材不僅制備工藝簡單，成本低，而且力學(xué)性能優(yōu)異，室溫強(qiáng)度可達(dá)1289MPa，室溫延伸率為5% 10%，600°C強(qiáng)度可達(dá)602MPa，600°C延伸率為13% 26%。


圖I是實驗二制備的TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的顯微組織形貌圖。
具體實施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材的方法如下一、按TiC顆粒增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材中TiC顆粒的體積百分比為3% 30%,Ti-6Al-4V體積百分比為70% 97%計算并分別稱取海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后將石墨粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊；二、將步驟一得到的預(yù)制塊、純鋁和Al-V中間合金加入到真空水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉爐中熔煉，然后隨爐冷卻，得到鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料；三、將方形坯料放入加熱爐中加熱到900°C 1150°C并保溫0. 2 2小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋制壓力為200T 800T、軋制溫度為900°C 1150°C、軋制速度為0. lm/s 3m/s、道次變形量為10% 40%，方形坯料經(jīng)I道次軋制后，然后再在900。。 1150°C保溫5分鐘 70分鐘； 四、按照步驟三的步驟軋制方形坯料3 10道次，軋制總變形量為40% 98%，然后在500°C 700°C保溫Ih 6h，隨爐冷卻至室溫，得到I 4mm厚TiC增強(qiáng)Ti_6Al_4V復(fù)合材料板材。本實施方式制備的TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材不僅制備工藝簡單，成本低，而且力學(xué)性能優(yōu)異，室溫強(qiáng)度可達(dá)1289MPa，室溫延伸率為5% 10%，60(TC強(qiáng)度可達(dá)602MPa，600°C延伸率為 13% 26%。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述TiC顆粒的體積百分比為4% 25%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述TiC顆粒的體積百分比為5%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中將方形坯料放入加熱爐中加熱到100(TC并保溫I小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟三中軋制壓力為500T。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟三中軋制溫度為1000°C。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟三中軋制速度為lm/s。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟三中道次變形量為30%。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四中按照步驟三的步驟軋制方形坯料5道次。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四中軋制總變形量為50%。其它與具體實施方式
一至五之一相同。采用下述實驗驗證本發(fā)明的效果實驗一
TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材的方法如下一、按TiC顆粒增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材中TiC顆粒的體積百分比為3 %、Ti-6A1-4V體積百分比為97%計算并分別稱取海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后將石墨粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊；二、將步驟一得到的預(yù)制塊、純鋁和Al-V中間合金加入到真空水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉爐中熔煉，然后隨爐冷卻，得到鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料；三、將方形坯料放入加熱爐中加熱到900°C并保溫0. 2小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋制壓力為800T、軋制溫度為900°C、軋制速度為0. lm/s、道次變形量為10%，方形坯料經(jīng)I道次軋制后，然后再在90(TC保溫5分鐘；四、按照步驟三的步驟軋制方形坯料5道次，軋制總變形量為40%，然后在500°C保溫lh，隨爐冷卻至室溫，得到3mm厚TiC增強(qiáng)Ti_6Al_4V復(fù)合材料板材。實驗二TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法如下一、按TiC顆粒增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材中TiC顆粒的體積百分比為5 %、Ti-6A1-4V體積百分比為95%計算并分別稱取海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后將石墨粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊；二、將步驟一得到的預(yù)制塊、純鋁和Al-V中間合金加入到真空水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉爐中熔煉，然后隨爐冷卻，得到鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料；三、將方形坯料放入加熱爐中加熱到1000°C并保溫I小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋制壓力為500T、軋制溫度為1000°C、軋制速度為lm/s、道次變形量為20%，方形坯料經(jīng)I道次軋制后，然后再在KKKTC保溫30分鐘；四、按照步驟三的步驟軋制方形坯料5道次，軋制總變形量為70%，然后在600°C保溫3h，隨爐冷卻至室溫，得到2mm厚TiC增強(qiáng)Ti_6Al_4V復(fù)合材料板材。由圖I看出TiC顆粒均勻分布。實驗二制備的TiC增強(qiáng)Ti-6A1_4V復(fù)合材料板材的力學(xué)性能如下表表I
權(quán)利要求
1.TiC增強(qiáng)的方法，其特征在于TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法如下 一、按TiC顆粒增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材中TiC顆粒的體積百分比為3% 30%、Ti-6A1-4V體積百分比為70% 97%計算并分別稱取海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后將石墨粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊； ニ、將步驟一得到的預(yù)制塊、純鋁和Al-V中間合金加入到真空水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉爐中熔煉，然后隨爐冷卻，得到鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料； 三、將方形坯料放入加熱爐中加熱到900°C 1150°C并保溫O.2 2小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋制壓力為200T 800T、軋制溫度為900で 1150°C、軋制速度為O. lm/s 3m/s、道次變形量為10% 40%,方形還料經(jīng)I道次軋制后,然后再在900°C 1150°C保溫5分鐘 70分鐘； 四、按照步驟三的步驟軋制方形坯料3 10道次，軋制總變形量為40% 98%，然后在500°C 700°C保溫Ih 6h，隨爐冷卻至室溫，得到I 4mm厚TiC增強(qiáng)Ti_6Al_4V復(fù)合材料板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟一中所述TiC顆粒的體積百分比為4% 25 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟一中所述TiC顆粒的體積百分比為5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟三中將方形坯料放入加熱爐中加熱到1000°C并保溫I小時后，將方形坯料放到熱軋機(jī)上進(jìn)行車L制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟三中軋制壓カ為500T。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟三中軋制溫度為1000°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟三中軋制速度為lm/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟三中道次變形量為30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟四中按照步驟三的步驟軋制方形坯料5道次。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述TiC增強(qiáng)Ti-6A1-4V復(fù)合材料板材的方法，其特征在于步驟四中軋制總變形量為50%。
全文摘要
TiC增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材的方法，它涉及一種復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材工藝復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題。本方法如下一、按復(fù)合材料板材中TiC顆粒和Ti-6Al-4V合金的體積百分比稱取所需要的海綿鈦、石墨粉、純鋁及Al-V中間合金，然后先將C粉與海綿鈦壓制成預(yù)制塊，再將其與其它材料一起熔煉，得到TiC增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料鑄錠，再在鑄錠上切取方形坯料，方形坯料在軋制溫度進(jìn)行熱處理后，經(jīng)多道次軋制后得到TiC增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材。本發(fā)明制備的TiC增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料板材不僅制備工藝簡單，成本低，而且力學(xué)性能優(yōu)異，室溫強(qiáng)度可達(dá)1289MPa，室溫延伸率為5％～10％，600℃強(qiáng)度可達(dá)602MPa，600℃延伸率為13％～26％。
文檔編號B21B1/02GK102671936SQ20121016419
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者叢巖, 孔凡濤, 張長江, 徐麗娟, 徐國俊, 肖樹龍, 葛偉, 鄧寧嘉, 陳玉勇 申請人:南京寶泰特種材料股份有限公司, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)