本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片用鋁基復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是大涵道比商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，除了高性能、高可靠性和長(zhǎng)壽命的要求，對(duì)低排放、低噪音和低成本的要求越來(lái)越高，而降低排放和成本以及減少噪音的一個(gè)重要途徑就是減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。

發(fā)動(dòng)機(jī)中風(fēng)扇葉片的工作溫度為環(huán)境溫度，目前主要采用鈦合金的空心設(shè)計(jì)或是樹(shù)脂基復(fù)合材料制備。但是無(wú)論是空心鈦合金風(fēng)扇葉片還是樹(shù)脂基復(fù)合材料的風(fēng)扇葉片都存在制備難度大、周期長(zhǎng)和成本高的問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)中增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片和第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的工作溫度都在150℃以下，目前主要是采用不銹鋼和鈦合金制造。

對(duì)于以上三種發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，如果采用鋁基復(fù)合材料制備，要么可以降低制備周期和成本(比如風(fēng)扇葉片)，要么可以降低零部件的重量(比如增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片)。但是要實(shí)現(xiàn)鋁基復(fù)合材料代替發(fā)動(dòng)機(jī)中風(fēng)扇葉片、增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片目前在用的材料，必須首先滿(mǎn)足使用的性能要求。

傳統(tǒng)的陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料普遍采用在鋁基體中外加陶瓷顆粒制備而成，這種鋁基復(fù)合材料存在著陶瓷顆粒與基體浸潤(rùn)性差，界面反應(yīng)難以控制，陶瓷顆粒分布不均勻等缺陷，嚴(yán)重弱化了陶瓷顆粒的強(qiáng)化效果，影響了鋁基復(fù)合材料的性能。同時(shí)采用外加陶瓷顆粒制備鋁基復(fù)合材料存在著工藝過(guò)程復(fù)雜，成本較高等問(wèn)題，不利于推廣應(yīng)用。另外，現(xiàn)有的原位自生的陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能，尤其是材料的塑性延伸率，還不能完全滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)葉片的使用要求。

例如，cn103725911a涉及一種氧化鋁顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方 法，該復(fù)合材料是采用外加氧化鋁陶瓷顆粒到鋁粉末中混合均勻，然后進(jìn)行熱壓和熱加工制備而成。該方法制備的復(fù)合材料中存在著陶瓷顆粒與基體界面結(jié)合差、力學(xué)性能不突出等問(wèn)題，同時(shí)制備工藝步驟較多，不利于推廣應(yīng)用。

cn1718805a涉及原位顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。該復(fù)合材料的增強(qiáng)相顆粒為六方形或長(zhǎng)方形，增強(qiáng)相顆粒的尺寸為20～300nm，增強(qiáng)相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1～40％。但該申請(qǐng)所列舉的鋁基復(fù)合材料存在塑性不足、機(jī)加困難的問(wèn)題。

本領(lǐng)域仍然需要滿(mǎn)足所需性能要求的鋁基復(fù)合材料，以能用于制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明第一方面提供一種鋁基復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋁基復(fù)合材料包含：

zn：4.0～10.0％，

mg：0.8～3.0％，

cu：1.0～3.0％，

zr：0.05～0.5％，和

tib2陶瓷顆粒：1.0～10.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該鋁基復(fù)合材料中，zn的含量為4.0～5.0％、4.0～6.0％、4.0～7.0％、4.0～8.0％、4.0～9.0％、5.0～7.0％、5.0～8.0％、5.0～9.0％、6.0～7.0％、6.0～8.0％、6.0～10.0％、5.0～6.5％、5.5～7.0％、5.8～6.3％、6.5～7.5％或6.8～7.3％等。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該鋁基復(fù)合材料中，mg的含量為0.8～1.5％、0.8～2.2％、0.8～2.5％、1.0～2.5％、1.5～2.5％、1.8～2.5％、2.2～3.0％、2.0～2.5％、2.0～2.3％、2.2～2.5％、或2.2～2.8％等。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該鋁基復(fù)合材料中，cu的含量為1.0～2.0％、1.0～2.5％、1.2～2.1％、1.2～2.6％、1.5～2.5％、1.5～2.8％、1.8～2.5％、1.8～2.3％、2.0～3.0％、2.0～2.5％、2.0～2.6％、2.1～2.6％或1.9～2.3％等。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該鋁基復(fù)合材料中，zr的含量為0.05～0.12％、 0.12～0.50％、0.05～0.30％、0.05～0.20％、0.10～0.30％、0.10～0.20％、0.10～0.15％、0.12～0.18％、0.12～0.30％、0.15～0.30％、0.15～0.25％或0.30～0.50％等。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，該鋁基復(fù)合材料中，tib2的含量為1.0～2.0％、1.0～5.0％、1.0～7.0％、2.0～5.0％、2.0～7.0％、2.0～10.0％、5.0～7.0％、5.0～10.0％、7.0～10.0％、3.0～7.0％、3.0～5.5％、4.0～6.0％、4.5～5.5％、6.5～7.5％、1.8～2.3％、4.8～5.3％或6.8～7.3％等。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～6.0％，

mg：0.8～2.2％，

cu：1.2～2.1％，

zr：0.05～0.12％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～5.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～7.0％，

mg：0.8～2.5％，

cu：1.2～2.6％，

zr：0.05～0.5％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～7.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：6.0～7.0％，

mg：2.2～2.5％，

cu：2.1～2.6％，

zr：0.12～0.3％，和

tib2陶瓷顆粒：5.0～7.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：5.5～6.0％，

mg：1.5～2.2％，

cu：1.8～2.1％，

zr：0.10～0.15％，和

tib2陶瓷顆粒：4.5～5.5％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～4.5％，

mg：0.8～1.2％，

cu：1.2～1.5％，

zr：0.05～0.10％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～3.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：5.8～6.3％，

mg：2.0～2.5％，

cu：1.9～2.3％，

zr：0.10～0.15％，和

tib2陶瓷顆粒：4.8～5.3％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：6.8～7.3％，

mg：2.2～2.7％，

cu：2.4～2.8％，

zr：0.45～0.50％，和

tib2陶瓷顆粒：6.5～7.5％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～7.0％，

mg：0.8～2.2％，

cu：1.2～2.1％，

zr：0.05～0.12％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～5.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述tib2陶瓷顆粒的尺寸在300nm～1000nm，顆粒形狀為近球型或是六方形、長(zhǎng)方形及近球形的混合。

本發(fā)明第二方面提供一種制備本文所述的鋁基復(fù)合材料的方法，所述方法包括：

(1)使kbf4和k2tif6的混合物與mg和al的混合熔體發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

3k2tif6+6kbf4+10al→3tib2+k3alf6+9kalf4；

(2)反應(yīng)結(jié)束后，除去漂浮在熔體表面的反應(yīng)副產(chǎn)物k3alf6和kalf4，獲得反應(yīng)產(chǎn)物；和

(3)將zn、al-cu合金和al-zr合金加到步驟(2)獲得的反應(yīng)產(chǎn)物中，充分熔煉之后，通高純氬氣和六氯乙烷粉末進(jìn)行除氣精煉，并澆注成鑄坯，再進(jìn)行固溶和時(shí)效熱處理，從而獲得所述鋁基復(fù)合材料。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將mg加入熔化的al中，獲得所述mg和al的混合熔體。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，將kbf4和k2tif6的混合物加到所述混合熔體中，使所述鹽混合物與所述混合熔體發(fā)生所述化學(xué)反應(yīng)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，固溶溫度為466℃～480℃，保溫時(shí)間為1h～4h。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，固溶處理后進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為水，淬火后使鑄件自然冷卻至室溫。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，人工時(shí)效溫度為117～123℃，保溫時(shí)間為15～20h，空冷。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述固溶和時(shí)效熱處理符合ams2772的要求。

本發(fā)明第三方面提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，所述葉片采用本發(fā)明所述的鋁 基復(fù)合材料制備得到。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片選自風(fēng)扇葉片、增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述風(fēng)扇葉片具有榫頭部位、作為榫頭部位與葉身部位的銜接段的伸根段、和葉身。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，榫頭部位采用圓弧形或者直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l為50～500mm，榫頭頂角rs為30～120°，榫頭底角rd為30～120°，榫頭t線長(zhǎng)lt為20～60mm，榫頭寬度lc為20～70mm，榫頭t線高度hd為5～40mm，榫頭接觸面高度hg為5～40mm。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，伸根段采用光滑曲面連接，光滑過(guò)渡圓角半徑為0.5～10mm。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，葉身具有大展弦比翼型形狀的截面，包括前后緣，其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在5°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在50～300mm之間。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片具有緣板和葉身。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，緣板長(zhǎng)度l2和l3在10～500mm之間，并形成流道面。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣，其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述增壓級(jí)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片具有榫頭部位、作為榫頭部位與葉身部位的銜接段的緣板，和葉身。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，榫頭部位采用周向或者軸向直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l3在10～200mm之間，榫頭夾角r1為30～150°之間。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，緣板作為榫頭部位與葉身部位的銜接段，并形成流道面。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣，其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間， 緣板軸向長(zhǎng)度l2在10～400mm之間。

本發(fā)明第四方面還提供本發(fā)明所述的鋁基復(fù)合材料在制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中的用途。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片選自風(fēng)扇葉片、增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片。

附圖說(shuō)明

圖1：tib2陶瓷顆粒和7050基體之間界面的高分辨透射電子顯微鏡照片。

圖2：鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。

圖3：翼型示意圖。

圖4：榫頭示意圖。

圖5：鋁基復(fù)合材料增壓級(jí)靜子葉片。

圖6：翼型示意圖。

圖7：緣板示意圖。

圖8：鋁基復(fù)合材料增壓級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。

圖9：翼型示意圖。

圖10：榫頭示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種鋁基復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋁基復(fù)合材料包含：

zn：4.0～10.0％，

mg：0.8～3.0％，

cu：1.0～3.0％，

zr：0.05～0.5％，和

tib2陶瓷顆粒：1.0～10.0％，

余量為al。

本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料中，zn的含量可以為4.0～5.0％、4.0～6.0％、4.0～7.0％、4.0～8.0％、4.0～9.0％、5.0～7.0％、5.0～8.0％、5.0～9.0％、6.0～7.0％、6.0～8.0％、6.0～10.0％、5.0～6.5％、5.5～7.0％、5.8～6.3％、6.5～7.5 ％或6.8～7.3％等。

mg的含量可以為0.8～1.5％、0.8～2.2％、0.8～2.5％、1.0～2.5％、1.5～2.5％、1.8～2.5％、2.2～3.0％、2.0～2.5％、2.0～2.3％、2.2～2.5％、或2.2～2.8％等。

cu的含量可以為1.0～2.0％、1.0～2.5％、1.2～2.1％、1.2～2.6％、1.5～2.5％、1.5～2.8％、1.8～2.5％、1.8～2.3％、2.0～3.0％、2.0～2.5％、2.0～2.6％、2.1～2.6％或1.9～2.3％等。

zr的含量可以為0.05～0.12％、0.12～0.50％、0.05～0.30％、0.05～0.20％、0.10～0.30％、0.10～0.20％、0.10～0.15％、0.12～0.18％、0.12～0.30％、0.15～0.30％、0.15～0.25％或0.30～0.50％等。

tib2的含量可以為1.0～2.0％、1.0～5.0％、1.0～7.0％、2.0～5.0％、2.0～7.0％、2.0～10.0％、5.0～7.0％、5.0～10.0％、7.0～10.0％、3.0～7.0％、3.0～5.5％、4.0～6.0％、4.5～5.5％、6.5～7.5％、1.8～2.3％、4.8～5.3％或6.8～7.3％等。

應(yīng)理解，上述各成分的各質(zhì)量百分比范圍可自由組合。因此，例如，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～6.0％，

mg：0.8～2.2％，

cu：1.2～2.1％，

zr：0.05～0.12％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～5.0％，

余量為al。

在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～7.0％，

mg：0.8～2.5％，

cu：1.2～2.6％，

zr：0.05～0.5％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～7.0％，

余量為al。

在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：6.0～7.0％，

mg：2.2～2.5％，

cu：2.1～2.6％，

zr：0.12～0.3％，和

tib2陶瓷顆粒：5.0～7.0％，

余量為al。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：5.5～6.0％，

mg：1.5～2.2％，

cu：1.8～2.1％，

zr：0.10～0.15％，和

tib2陶瓷顆粒：4.5～5.5％，

余量為al。

在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～4.5％，

mg：0.8～1.2％，

cu：1.2～1.5％，

zr：0.05～0.10％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～3.0％，

余量為al。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：5.8～6.3％，

mg：2.0～2.5％，

cu：1.9～2.3％，

zr：0.10～0.15％，和

tib2陶瓷顆粒：4.8～5.3％，

余量為al。

在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：6.8～7.3％，

mg：2.2～2.7％，

cu：2.4～2.8％，

zr：0.45～0.50％，和

tib2陶瓷顆粒：6.5～7.5％，

余量為al。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明鋁基復(fù)合材料含有：

zn：4.0～7.0％，

mg：0.8～2.2％，

cu：1.2～2.1％，

zr：0.05～0.12％，和

tib2陶瓷顆粒：2.0～5.0％，

余量為al。

適用于本發(fā)明的tib2陶瓷顆粒的尺寸優(yōu)選在300nm～1000nm，例如，在400～1000nm的范圍之內(nèi)，或者在500～1000nm的范圍之內(nèi)。

優(yōu)選的是，適用于本發(fā)明的tib2陶瓷顆粒的顆粒形狀為近球型，或者是六方形、長(zhǎng)方形及近球形的任意混合物。

優(yōu)選的是，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料中，tib2陶瓷顆粒彌散分布在基體中，tib2陶瓷顆粒與基體界面干凈。

本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料可采用包括以下步驟的方法制備：

(1)使kbf4和k2tif6的混合物與mg和al的混合熔體發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

3k2tif6+6kbf4+10al→3tib2+k3alf6+9kalf4；

(2)反應(yīng)結(jié)束后，除去漂浮在熔體表面的反應(yīng)副產(chǎn)物k3alf6和kalf4，獲得反應(yīng)產(chǎn)物；和

(3)將zn、al-cu合金、al-zr合金加到步驟(2)獲得的反應(yīng)產(chǎn)物中，充分熔煉之后，通高純氬氣和六氯乙烷粉末進(jìn)行除氣精煉，并澆注成鑄坯，再進(jìn)行固溶和時(shí)效熱處理，從而獲得所述鋁基復(fù)合材料。

通常，通過(guò)將mg加入熔化的al中，獲得所述mg和al的混合熔體。通 常，mg占混合熔體的質(zhì)量比為1.0～3.3％。

然后可將kbf4和k2tif6的混合物加到所述混合熔體中，使所述鹽混合物與所述混合熔體發(fā)生所述化學(xué)反應(yīng)。kbf4和k2tif6的用量應(yīng)足以使得所生成的tib2的量滿(mǎn)足本文所述的含量要求。

步驟(3)中，al-cu合金中，cu的質(zhì)量比可在40～60％的范圍之內(nèi)，例如約50％。al-zr合金中，zr的質(zhì)量比可在5～15％的范圍之內(nèi)，例如在約8～12％的范圍之內(nèi)，例如約10％。

通常，步驟(3)中的固溶和時(shí)效熱處理應(yīng)滿(mǎn)足ams2772的要求。例如，固溶溫度通常為466℃～480℃，如466～475℃、470～475℃或473～480℃等，保溫時(shí)間通常為1h～4h，如1h～3h、2h～4h、2h～3h等。固溶處理后進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為水，淬火后使鑄件自然冷卻至室溫。人工時(shí)效的溫度通常為117～123℃，如117～121℃、120～123℃等，保溫時(shí)間通常為15～20h，如15～18h、16～20h等，空冷。

本文中，在基體中，zn和mg在合金中形成主要的強(qiáng)化相mgzn2，mgzn2相在合金中的溶解度隨溫度降低而急劇下降，彌散析出，具有很強(qiáng)的時(shí)效硬化能力。加入一定數(shù)量的cu，可提高合金的力學(xué)性能和改善抗蝕性。加入zr可以增加合金在新淬火狀態(tài)下的強(qiáng)度和人工時(shí)效效果，同時(shí)還能改善它的抗應(yīng)力腐蝕性能。

在鑄錠制備過(guò)程中，tib2陶瓷顆粒能夠阻礙晶粒的長(zhǎng)大，在擠壓和熱處理過(guò)程中，對(duì)基體的回復(fù)和再結(jié)晶起到抑制作用。tib2陶瓷顆粒彌散分布在基體中，能夠有效的阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。由于基體的熱膨脹系數(shù)與tib2陶瓷顆粒的熱膨脹系數(shù)存在較大差異，因此在制備或熱處理過(guò)程中，極易在基體中形成高密度位錯(cuò)，產(chǎn)生強(qiáng)化作用。

因此，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)外加法鋁基復(fù)合材料中陶瓷顆粒與基體界面結(jié)合差，材料的疲勞性能較差，機(jī)加工困難的技術(shù)難點(diǎn)；本發(fā)明中鋁基復(fù)合材料基體和陶瓷顆粒的界面干凈，結(jié)合良好，陶瓷顆粒分布均勻，如圖1所示。本發(fā)明制備得到的鋁基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，尤其是塑性延伸率和彈性模量相對(duì)現(xiàn)有的原位自生鋁基復(fù)合材料有很大提高。具體而言，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度可達(dá)550～700mpa，與此同時(shí)塑性延伸率可達(dá)6％以上，旋 轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限可達(dá)300mpa以上，足以克服現(xiàn)有的鋁基復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能不能滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機(jī)增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片等葉片的使用需求的難題。而且，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化推廣。

為獲得鋁基復(fù)合材料的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片零件，可以將由本發(fā)明的陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制成的加壓板坯或棒坯直接機(jī)加成葉片，也可以先通過(guò)模鍛/熱模鍛形成葉片鍛件，再進(jìn)行數(shù)控加工成形。

具體而言，根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖2-4所示的風(fēng)扇葉片。該風(fēng)扇葉片具有榫頭部位、作為榫頭部位與葉身部位的銜接段的伸根段、和葉身。榫頭部位采用圓弧形或者直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l為50～500mm，優(yōu)選200～500mm；榫頭頂角rs為30～120°，優(yōu)選60～100°；榫頭底角rd為30～120°，優(yōu)選60～100°；榫頭t線長(zhǎng)lt為20～60mm，優(yōu)選25～60mm；榫頭寬度lc為20～70mm，優(yōu)選25～70mm；榫頭t線高度hd為5～40mm，優(yōu)選10～40mm；榫頭接觸面高度hg為5～30mm，優(yōu)選10～30mm。伸根段作為榫頭部位與葉身部位的銜接段，采用圓滑曲面連接，圓滑過(guò)渡圓角半徑為0.5～10mm，優(yōu)選2～10mm。葉身具有大展弦比翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在5°～90°之間，優(yōu)選在15～90°之間；葉尖軸向長(zhǎng)度l1在50～400mm之間，優(yōu)選在150～400mm之間。

根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖5-7所示的增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片。該增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片具有緣板和葉身。緣板長(zhǎng)度l2和l3在10～500mm之間，優(yōu)選在10～100mm之間，并形成流道面。葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，優(yōu)選在1°～30°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，優(yōu)選在10～100mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間，優(yōu)選在50～150mm之間。

根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖8-10所示的增壓級(jí)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。所述增壓級(jí)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片具有榫頭部位、作為榫頭部位與葉身部位的銜接段的緣板，和葉身。榫頭部位采用周向或者軸向直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l3在10～200mm之間，優(yōu)選在20～50mm之間；榫頭夾角r1為30°～ 150°之間，優(yōu)選在60°～100°之間。緣板作為榫頭部位與葉身部位的銜接段，并形成流道面。葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，優(yōu)選在15°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，優(yōu)選在10～150mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間，優(yōu)選在50～150mm之間，緣板軸向長(zhǎng)度l2在10～400mm之間，優(yōu)選在30～170mm之間。

下文將以具體實(shí)施例的方式闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅僅是闡述性的，并不限制本發(fā)明。實(shí)施例中所用到的方法和工藝條件，除非另有說(shuō)明，否則為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和工藝條件。此外，應(yīng)理解的是，本文中，“含有”、“包括”等術(shù)語(yǔ)也包括“由……組成”、“由……構(gòu)成”。

實(shí)施例1

本發(fā)明的組分及其質(zhì)量百分比為：zn：4％、mg：0.8％、cu：1.2％、zr：0.05％、tib2：2％，余量為al。

制備工藝如下：在坩堝中加入工業(yè)純鋁，使鋁錠熔化，壓入工業(yè)純mg，將kfb4、k2tif6均勻混合，然后將混合鹽加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，使混合鹽與熔體發(fā)生發(fā)應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，取出發(fā)應(yīng)副產(chǎn)物，然后加入工業(yè)純zn、al－cu、al－zr中間合金，除氣精煉，澆注成鑄坯，然后將鑄坯擠壓成成棒坯，棒坯經(jīng)以下固溶和時(shí)效熱處理：固溶溫度為466℃～480℃，保溫時(shí)間為1h～4h，淬火介質(zhì)為水(室溫)，人工時(shí)效溫度120℃，保溫時(shí)間為15～20h，空冷。熱處理過(guò)程應(yīng)符合ams2772的要求。

經(jīng)以上過(guò)程制備的鋁基復(fù)合材料，其tib2顆粒的尺寸在300～1000nm，顆粒形狀主要為近球型或是六方形、長(zhǎng)方形及近球形的混合，顆粒彌散分布在基體中，tib2顆粒與基體界面干凈，無(wú)界面反應(yīng)，結(jié)合良好。

根據(jù)astmb557m和astme111測(cè)得材料的平均力學(xué)性能：σb＝630mpa，σ0.2＝560mpa，δ＝10％，e＝70gpa。

實(shí)施例2

本發(fā)明的組分及其質(zhì)量百分比為：zn：6％、mg：2.2％、cu：2.1％、zr：0.12％、tib2：5％，余量為al。

制備工藝如下：在坩堝中加入工業(yè)純鋁，使鋁錠熔化，壓入工業(yè)純mg，將kfb4、k2tif6均勻混合，然后將混合鹽加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，使混合鹽與熔體發(fā)生發(fā)應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，取出發(fā)應(yīng)副產(chǎn)物，然后加入工業(yè)純zn、al－cu、al－zr中間合金，除氣精煉，澆注成鑄坯，然后將鑄坯擠壓成棒坯，棒坯經(jīng)以下固溶和時(shí)效熱處理：固溶溫度為466℃～480℃，保溫時(shí)間為1h～4h，淬火介質(zhì)為水(室溫)，人工時(shí)效溫度120℃，保溫時(shí)間為15～20h，空冷。熱處理過(guò)程應(yīng)符合ams2772的要求。

經(jīng)以上過(guò)程制備的鋁基復(fù)合材料，其tib2顆粒的尺寸在300～1000nm，顆粒形狀主要為近球形，顆粒彌散分布在基體中，tib2顆粒與基體界面干凈，無(wú)界面反應(yīng)，結(jié)合良好。結(jié)果可參見(jiàn)圖1。

根據(jù)astmb557m和astme111測(cè)得材料的平均力學(xué)性能：σb＝700mpa，σ0.2＝630mpa，δ＝8％，e＝75gpa。

實(shí)施例3

本發(fā)明的組分及其質(zhì)量百分比為：zn：7％、mg：2.5％、cu：2.6％、zr：0.5％、tib2：8％，余量為al。

制備工藝如下：在坩堝中加入工業(yè)純鋁，使鋁錠熔化，壓入工業(yè)純mg，將kfb4、k2tif6均勻混合，然后將混合鹽加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，使混合鹽與熔體發(fā)生發(fā)應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，取出發(fā)應(yīng)副產(chǎn)物，然后加入工業(yè)純zn、al－cu、al－zr中間合金，除氣精煉，澆注成鑄坯，然后將鑄坯擠壓成棒坯，棒坯經(jīng)以下固溶和時(shí)效熱處理：固溶溫度為466℃～480℃，保溫時(shí)間為1h～4h，淬火介質(zhì)為水(室溫)，人工時(shí)效溫度120℃，保溫時(shí)間為15～20h，空冷。熱處理過(guò)程應(yīng)符合ams2772的要求。

經(jīng)以上過(guò)程制備的鋁基復(fù)合材料，其tib2顆粒的尺寸在300～1000nm，顆粒形狀主要為近球型，顆粒彌散分布在基體中，tib2顆粒與基體界面干凈，無(wú)界面反應(yīng)，結(jié)合良好。

根據(jù)astmb557m和astme111測(cè)得材料的平均力學(xué)性能：σb＝ 790mpa，σ0.2＝680mpa，δ＝6％，e＝85gpa。

實(shí)施例4

根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖2-4所示的風(fēng)扇葉片。

榫頭部位采用圓弧形或者直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l為50～500mm，榫頭頂角rs為30～120°，榫頭底角rd為30～120°，榫頭t線長(zhǎng)lt為20～60mm，榫頭寬度lc為20～70mm，榫頭t線高度hd為5～40mm，榫頭接觸面高度hg為5～40mm。

伸根段作為榫頭部位與葉身部位的銜接段，采用光滑曲面連接，光滑過(guò)渡圓角半徑為0.5～10mm。

葉身具有大展弦比翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在5°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在50～300mm之間。

實(shí)施例5

根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖5-7所示的增壓級(jí)第一級(jí)靜子葉片。

緣板長(zhǎng)度l2和l3在10～500mm之間，并形成流道面。

葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間。

實(shí)施例6

根據(jù)本發(fā)明制備的鋁基復(fù)合材料可以制備如圖8-10所示的增壓級(jí)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。

榫頭部位采用周向或者軸向直線形，其中榫頭的軸向長(zhǎng)度l3在10～200mm之間，榫頭夾角r1為30～150°之間。

緣板作為榫頭部位與葉身部位的銜接段，并形成流道面。

葉身具有翼型形狀的截面，包括前后緣；其中前后緣半徑在0.1～3mm之 間，葉身底部翼型與葉尖翼型的扭角在1°～90°之間，葉尖軸向長(zhǎng)度l1在10～300mm之間，葉片高度h1在10～500mm之間，緣板軸向長(zhǎng)度l2在10～400mm之間。