【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于疊層復合材料，特別涉及一種ti3al-tial疊層復合材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、tial合金板材因具有低密度、高比強度、良好的高溫抗氧化性和抗蠕變等性能，在航空航天領域具有廣闊的應用前景。但由于tial合金的本征脆性，其在室溫下的塑性和韌性較低，嚴重阻礙了其進一步發展和工程化的應用。為解決這一問題，有學者提出在tial合金中加入軟韌的鈦或鈦合金來制備鈦合金-tial疊層復合材料，來提升tial合金的室溫塑韌性并取得一些研究成果。但是，高溫鈦合金的極限使用溫度通常為650℃，一些短時高溫鈦合金的極限使用溫度也難以超過700℃。因此，這種復合材料在提升tial合金室溫塑韌性的同時，嚴重降低了tial合金的極限使用溫度(tial合金的使用溫度為750℃～850℃)，無法滿足航空航天的使用需求。
3、高溫屈服強度和高溫抗拉強度是高溫材料極限使用溫度的兩個重要衡量指標。抗拉強度是指材料在服役過程中發生斷裂的強度；而屈服強度則是材料在發生明顯塑性變形前，所能承受的強度極限。而在實際服役過程中，高溫材料在發生斷裂前，就已經發生了明顯的塑性變形，此時材料就已經失效。因此材料在高溫服役過程中，其屈服強度比抗拉強度更為關鍵。
4、對于ti-tial疊層復合材料，其在800℃的屈服強度不到400mpa。因此為進一步提升復合材料的極
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術目的是提供一種ti3al-tial疊層復合材料及其制備方法與應用，具體是以鍛態ti3al合金和鍛態tial合金為原料，通過真空熱壓及包套熱軋的方法制備ti3al-tial疊層復合材料，提升了復合材料的室溫塑韌性并保持其較高的高溫性能(屈服強度、抗拉強度)，滿足大尺寸和大批量的生產需求，具有較好的應用前景。
2、為了實現上述目的，本專利技術是通過如下的技術方案來實現：
3、本專利技術的第一方面，提供一種ti3al-tial疊層復合材料，具體為：以鍛態ti3al合金和鍛態tial合金為原料，進行真空熱壓、包套熱軋處理，即得ti3al-tial疊層復合材料。
4、優選的，鍛態ti3al合金的名義化學成分為ti-(20～25)al-(0～20)x-(0.1～2)z(at％)，其中x為β相穩定元素，z為微合金化元素；
5、鍛態tial合金的名義化學成分為ti-(40～45)al-(0.5～10)x-(0.1～2)z(at％)，其中x為β相穩定元素，z為微合金化元素。
6、進一步優選的，所述β相穩定元素選自cr、mn、v、mo、nb、fe中的一種或多種；所述微合金化元素選自w、b、y中的一種或多種。
7、本專利技術的第二方面，提供一種第一方面所述的ti3al-tial疊層復合材料的制備方法，包括以下步驟：
8、s1、對鍛態ti3al和鍛態tial合金進行切割得到兩種合金的預制板坯，對預制板坯進行機械打磨和拋光，得到ti3al和tial合金板坯；
9、s2、將ti3al和tial合金板坯進行真空熱壓，得到復合坯料；
10、s3、將復合坯料依次進行焊封和熱軋，得到帶有包套的ti3al-tial疊層復合材料，去除包套后獲得ti3al-tial疊層復合材料。
11、優選的，步驟s1中，所述鍛態ti3al和鍛態tial合金的具體制備方法為：先將ti3al合金和tial合金進行熔煉，熔煉得到的鑄錠進行鍛造處理，然后進行退火、冷卻、去除包套即得；
12、其中，所述熔煉的真空度為10-2pa～1pa，電源功率為95～105kw；熔煉的次數為2～4次；
13、所述鍛造的溫度為1000～1500℃；鍛造的速率為0.2～0.6m/min；
14、所述退火的溫度為700～950℃；
15、所述切割方式為線切割；所述拋光方法選自機械拋光或電解拋光中的一種。
16、優選的，步驟s1中，所述ti3al和tial合金板坯的表面粗糙度為ra6～ra8。
17、優選的，步驟s1中，所述ti3al和tial合金板坯的長為50mm～500mm，寬為50mm～500mm，厚度為0.5mm～20mm。
18、優選的，步驟s2中，所述真空熱壓的方式為將表面處理后的ti3al和tial合金板坯放在石墨模具中進行，優選為交替疊放ti3al和tial合金板坯，層數為2n+1層，n為1～20的ti3al合金板坯整數。
19、進一步優選的，所述表面處理后的ti3al和tial合金板坯交替疊放的兩側為tial合金。
20、優選的，步驟s2中，所述真空熱壓的工藝條件具體為：真空度為10-2pa～1pa，升溫速率為5℃/min～100℃/min，熱壓溫度為1000℃～1200℃，熱壓時間為0.5h～3h，熱壓壓力為10mpa～100mpa。
21、優選的，步驟s3中，將復合坯料放入不銹鋼包套中，進行焊封操作獲得焊封件，然后將焊封件放入加熱爐中進行加熱處理，隨后將焊封件放到軋機上進行軋制。
22、進一步優選的，所述加熱處理是以5℃/min～100℃/min的升溫速率加熱至1000℃～1300℃，保溫時間為10min～180min。
23、進一步優選的，所述軋制的速率為0.1m/s～3m/s，道次變形量為5％～25％，軋制總變形量為20％～90％，道次回爐溫度為1000℃～1300℃，道次保溫時間為2min～15min。
24、進一步優選的，軋制后的材料進行退火處理，具體是將軋制后的材料放入500℃～800℃的加熱爐中退火0.5h～24h。
25、優選的，步驟s3中，所述去除包套的方法為機械加工方法。
26、本專利技術的第三方面，提供一種第一方面所述的ti3al-tial疊層復合材料在航空航天材料領域中的應用。<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種Ti3Al-TiAl疊層復合材料，其特征在于，具體為：以鍛態Ti3Al合金和鍛態TiAl合金為原料，進行真空熱壓、包套熱軋處理，即得Ti3Al-TiAl疊層復合材料。
2.如權利要求1所述的Ti3Al-TiAl疊層復合材料，其特征在于，所述鍛態Ti3Al合金的名義化學成分為Ti-(20～25)Al-(0～20)X-(0.1～2)Z(at％)，所述鍛態TiAl合金的名義化學成分為Ti-(40～45)Al-(0.5～10)X-(0.1～2)Z(at％)，其中，X為β相穩定元素，Z為微合金化元素。
3.如權利要求2所述的Ti3Al-TiAl疊層復合材料，其特征在于，所述β相穩定元素選自Cr、Mn、V、Mo、Nb、Fe中的一種或多種；所述微合金化元素選自W、B、Y中的一種或多種。
4.一種權利要求1～3任一項所述的Ti3Al-TiAl疊層復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述鍛態Ti3Al和鍛態TiAl合金的具體制備方法為：先將Ti3Al合金和TiAl合金進行熔煉
6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述Ti3Al和TiAl合金板坯的表面粗糙度為Ra6～Ra8；
7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述真空熱壓的方式為將表面處理后的Ti3Al和TiAl合金板坯放在石墨模具中進行，優選為交替疊放Ti3Al和TiAl合金板坯，層數為2n+1層，n為1～20的Ti3Al合金板坯整數。
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述表面處理后的Ti3Al和TiAl合金板坯交替疊放的兩側為TiAl合金。
9.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述真空熱壓的工藝條件具體為：真空度為10-2Pa～1Pa，升溫速率為5℃/min～100℃/min，熱壓溫度為1000℃～1200℃，熱壓時間為0.5h～3h，熱壓壓力為10MPa～100MPa；
10.一種權利要求1～3任一項所述的Ti3Al-TiAl疊層復合材料在航空航天材料領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種ti3al-tial疊層復合材料，其特征在于，具體為：以鍛態ti3al合金和鍛態tial合金為原料，進行真空熱壓、包套熱軋處理，即得ti3al-tial疊層復合材料。
2.如權利要求1所述的ti3al-tial疊層復合材料，其特征在于，所述鍛態ti3al合金的名義化學成分為ti-(20～25)al-(0～20)x-(0.1～2)z(at％)，所述鍛態tial合金的名義化學成分為ti-(40～45)al-(0.5～10)x-(0.1～2)z(at％)，其中，x為β相穩定元素，z為微合金化元素。
3.如權利要求2所述的ti3al-tial疊層復合材料，其特征在于，所述β相穩定元素選自cr、mn、v、mo、nb、fe中的一種或多種；所述微合金化元素選自w、b、y中的一種或多種。
4.一種權利要求1～3任一項所述的ti3al-tial疊層復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述鍛態ti3al和鍛態tial合金的具體制備方法為：先將ti3al合金和t...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫巍，張睿超，崔寧，張樹玲，徐鐵偉，
申請(專利權)人：青島理工大學，
類型：發明
國別省市：
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