【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及合金制備，尤其涉及一種耐750℃高溫鈦基復合材料及其短流程制備方法。
技術介紹
1、高溫鈦合金具有密度小、高比強、耐腐蝕及耐高溫等特點，在航空航天領域應用十分廣泛。但隨著航空航天事業的發展，對高溫鈦合金的服役溫度、常高溫綜合力學性能的要求越來越高，傳統高溫鈦合金難以滿足需要。所以如何突破600℃“熱障”溫度，開發適用于空天領域的650-700℃甚至750℃的高溫鈦基材料尤為重要。
2、研究發現，高溫鈦合金的等軸組織具有優異的室溫性能，但在高溫下晶界軟化，其高溫強度大幅降低，難以滿足高溫等復雜工況下的需要；再者，雙態組織在高溫下雖具有較高的強度，但是其室溫強度和塑性均一般。因此鈦合金需要選用合適的基體組織才可以同時滿足其室溫和高溫下的性能需求；此外，在鈦合金基體中加入增強相可以提高高溫強度，改善抗蠕變性能，從而提高其使用溫度；例如，復合材料強化法被普遍認為是既能有效提升材料強度、剛度與硬度，又能在一定程度上保持金屬基體固有塑性的辦法；作為硬質短纖維顆粒，tibw明顯不同于其他顆粒形的增強體，通常以載荷傳遞的形式起強化作用。基于此，開發以新型近α型ti-al-sn-zr-mo-si系高溫鈦合金為基體的鈦基復合材料備受研究者的關注。但是其強化貢獻與自身長徑比密切相關，通過軋制、擠壓、模鍛等大塑性變形的方法會嚴重破壞tibw的長徑比，使得其載荷傳遞能力大大減弱。此外，利用ti-al-sn-zr-mo-si系鈦合金中原位自生的硅化物顆粒來提高材料性能，但是硅化物也存在易粗化長大而導致塑性降低的問題。因此，獲得硅化
技術實現思路
1、基于上述目的，本專利技術提供了一種耐750℃高溫鈦基復合材料及其短流程制備方法。
2、一種耐750℃高溫鈦基復合材料，包括鋁、錫、鋯、鉬、鈮、鎢、硅、硼和鈦；其中各組分按照質量百分比為，
3、鋁：5％～8％；
4、錫：3％～6％；
5、鋯：5％～8％；
6、鉬：1.5％～2.5％；
7、鈮：1.5％～2.5％；
8、鎢：0.5％～1.5％；
9、硅：0.2％～0.5％；
10、硼：0.1％～0.5％；
11、余量為鈦和不可避免的雜質。
12、可選的，所述鈦選自純度不低于99.5％的海綿鈦；鋯選自純度不低于99.5％的海綿鋯；鋁、錫、鉬、鈮、鎢的純度均不低于99.9％。
13、可選的，所述硅的純度不低于99.9％，其粒徑控制在1～5微米；硼的純度均不低于99.9％，其粒徑為1～5微米。
14、一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，包括以下步驟：
15、s1：按重量百分比稱取組成鈦基復合材料的各原料，包括鈦、鋁、鋯、錫、鉬、鈮、鎢、硅粉和硼粉；
16、s2：將所述原料混合均勻后，置于真空感應懸浮熔爐中，在真空條件下進行熔煉，得到合金鑄錠；
17、s3：將鈦基合金鑄錠在加熱后進行保溫處理，隨后依次沿x、y、z三個方向進行開坯鍛造，使鑄錠發生塑性變形，形成預定形狀的鈦基復合材料；
18、s4：將開坯鍛造后的鈦基復合材料在設定溫度下進行固溶處理，保溫后將其置于鹽水中進行淬火冷卻；
19、s5：將固溶處理后的鈦基復合材料再次加熱至設定溫度并保溫，隨后沿x、y方向進行多道次拔長，得到耐750℃高溫鈦基復合材料成品。
20、可選的，所述s2具體包括：
21、s21：將稱取的鈦、鋁、鋯、錫、鉬、鈮、鎢、硅粉和硼粉按比例投入混料設備中，混合時間為20～30分鐘，混合均勻，形成混合物a；
22、s22：將混合物a置于真空感應懸浮熔爐的熔煉室內，熔煉前將熔煉室抽真空至3×10-3pa；
23、s23：在真空條件下通入氬氣至氣壓為100pa，將熔煉溫度升至1900～2000℃，保持熔煉10-20分鐘，重復熔煉3-5次；
24、s24：熔煉結束后，將合金液體倒入預熱至200～300℃的鋼模中，隨爐冷卻至室溫，得到合金鑄錠。
25、可選的，所述s3具體包括：
26、s31：將合金鑄錠加熱至比β相變點高出100～150℃的溫度，保溫30～60分鐘；
27、s32：在保溫結束后，依次沿x、y、z三個方向對鑄錠進行開坯鍛造，鍛造1～3道次，變形量為50％；
28、s33：完成多向鍛造后，獲得預定形狀的鈦基復合材料。
29、可選的，所述s4具體包括：
30、s41：將開坯鍛造后的鈦基復合材料加熱至β相區溫度1200～1250℃，保溫1～2小時；
31、s42：保溫結束后，將鈦基復合材料迅速移入20～25％質量分數的鹽水溶液中進行淬火冷卻，冷卻至室溫。
32、可選的，所述s5具體包括：
33、s51：將固溶處理后的鈦基復合材料加熱至比β相變點高出100～150℃的溫度，保溫30～60分鐘；
34、s52：保溫結束后，沿x、y方向分別進行1～4道次拔長，每次變形量為10～30％；
35、s53：完成拔長后，冷卻至室溫，得到耐750℃高溫鈦基復合材料成品。
36、本專利技術的有益效果：
37、本專利技術，由于納米球形硅化物及高長徑比纖維狀tibw增強相的引入，使合金具有優異的常高溫力學性能，制得基體晶粒細小、球形硅化物分布均勻以及高長徑比的纖維狀tibw增強的耐750℃高溫鈦基復合材料。
38、本專利技術，通過開坯鍛造、固溶淬火處理及多道次拔長工藝結合，實現了對硅化物析出及大小的合理調控、保障了纖維狀tibw增強相的長徑比，得到了耐750℃高溫鈦基復合材料。
39、本專利技術，通過將開坯鍛造、固溶淬火處理及多道次拔長工藝結合，制備工藝成熟，可實現制備環節工藝參數的有效控制，所制材料組織均勻，顯著提高鈦基復合材料作為結構材料使用的性能穩定性。
40、本專利技術，制備的耐750℃高溫鈦基復合材料的室溫抗拉強度1200～1400mpa，延伸率5～10％，650℃抗拉強度750～850mpa，延伸率20～50％，700℃抗拉強度650～750mpa，延伸率50～80％，750℃抗拉強度550～650mpa，延伸率100～150％。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，包括鋁、錫、鋯、鉬、鈮、鎢、硅、硼和鈦；其中各組分按照質量百分比為，
2.根據權利要求1所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，所述鈦選自純度不低于99.5％的海綿鈦；鋯選自純度不低于99.5％的海綿鋯；鋁、錫、鉬、鈮、鎢的純度均不低于99.9％。
3.根據權利要求1所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，所述硅的純度不低于99.9％，其粒徑控制在1～5微米；硼的純度均不低于99.9％，其粒徑為1～5微米。
4.一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，用于制備權利要求1-3任一項所述的耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，其特征在于，所述S2具體包括：
6.根據權利要求4所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，其特征在于，所述S3具體包括：
7.根據權利要求4所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，其特征在于，所述S4
8.根據權利要求4所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制備方法，其特征在于，所述S5具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，包括鋁、錫、鋯、鉬、鈮、鎢、硅、硼和鈦；其中各組分按照質量百分比為，
2.根據權利要求1所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，所述鈦選自純度不低于99.5％的海綿鈦；鋯選自純度不低于99.5％的海綿鋯；鋁、錫、鉬、鈮、鎢的純度均不低于99.9％。
3.根據權利要求1所述的一種耐750℃高溫鈦基復合材料，其特征在于，所述硅的純度不低于99.9％，其粒徑控制在1～5微米；硼的純度均不低于99.9％，其粒徑為1～5微米。
4.一種耐750℃高溫鈦基復合材料的短流程制...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張新宇，梁曉劍，張長江，張俊松，張樹志，劉日平，
申請(專利權)人：燕山大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。