CN101100710A - 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法 - Google Patents

一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101100710A
CN101100710A CNA2007100183835A CN200710018383A CN101100710A CN 101100710 A CN101100710 A CN 101100710A CN A2007100183835 A CNA2007100183835 A CN A2007100183835A CN 200710018383 A CN200710018383 A CN 200710018383A CN 101100710 A CN101100710 A CN 101100710A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball milling
powder
under argon
composite granule
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007100183835A
Other languages
English (en)
Inventor
朱建锋
王芬
罗宏杰
杨海波
林营
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CNA2007100183835A priority Critical patent/CN101100710A/zh
Publication of CN101100710A publication Critical patent/CN101100710A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，将Ti粉、Al粉和Nb2O5粉制成混合物，然后加入硬脂酸钠采用干法球磨得到高能球磨复合粉体；将得到高能球磨复合粉体真空干燥，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。本发明利用Ti粉、Al粉、Nb2O5粉以及少量硬脂酸钠经高能球磨及热压烧结工艺，制备了Al2O3弥散相强韧化基体相TiAl的细晶复合材料。由于该材料成分可调性大，烧成温度低，结构均匀致密，成本较低，力学性能优异，拓宽了该复合材料的应用范围。另外，该方法降低了烧成温度及热压压力，在快速烧成中实现了晶粒微晶化。

Description

一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料科学领域，具体涉及一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法。
背景技术
TiAl金属间化合物具有优异的高温比性能(强度、韧性、环境抗力等)，兼具陶瓷材料和金属材料的优点于一身，有望在高温条件下部分替代现有金属及陶瓷材料，以提高产品性能及实现轻量化，因而成为高温结构材料的开发热点之一。但是，TiAl本身由于室温脆性较大、难于变形加工和850℃以上抗氧化性不足严重的阻碍了该合金的实际应用。高铌TiAl合金及纳米陶瓷颗粒强韧化TiAl基复合材料是克服以上缺陷的有效途径。
Al2O3/TiAl复合材料不但具有制造成本低廉，而且Al2O3热膨胀系数与TiAl基体也最为接近。现有的制备方法有直接金属氧化法、反应溶渗法、气压溶渗法以及热等静压法等。但该类技术难使弥散相均匀分布于基体材料之中，从而大幅降低了材料的性能。
考虑到金属间化合物基体相与陶瓷颗粒增强相之间的应力相容性，利用原位反应合成陶瓷颗粒增强金属间化合物复合材料能够制备陶瓷相与金属相成分在很大范围内可调的热力学相容性好的全新材料。但遗憾之处是这种方法也很难使原位生成的陶瓷相颗粒尺寸纳米化及均匀化，而且部分气孔难以消除，给材料性能的进一步提高形成了很大的障碍。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能制备出具有均匀细小的Al2O3弥散相的TiAl复合材料的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将0-62.05％的Ti粉、36.39-48.72％的Al粉和0-51.64％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.2-0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥4-8小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以950-1100℃、压力为5-15MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
本发明利用Ti粉、Al粉、Nb2O5粉以及少量硬脂酸钠经高能球磨及热压烧结工艺，制备了Al2O3弥散相强韧化基体相TiAl的细晶复合材料。由于该材料成分可调性大，烧成温度低，结构均匀致密，成本较低，力学性能优异，拓宽了该复合材料的应用范围。另外，该方法降低了烧成温度及热压压力，在快速烧成中实现了晶粒微晶化。
附图说明
图1为高能球磨得到的粉体及1100℃烧结试样的XRD分析结果，其是横坐标为衍射角，纵坐标为衍射峰强度；
图2为1100℃烧结试样的断面形貌图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1，将44.40％的Ti粉、39.08％的Al粉和16.52％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.3％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体，球磨后的混合粉体XRD测试结果为图1所示，由图1可看出粉体为非晶相，烧结后为TiAl主晶相及少量的NbAl3及Al2O3相的复合材料，将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥5小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1100℃、压力为10MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温制得TiAl/Al2O3复合材料，抗弯强度达到486MPa，断裂韧性为6.07MPa·m1/2，其物相及断面显微分析图2所示，由图2可以看出，该材料晶粒细小，结构致密，无气孔。
实施例2：将62.05％的Ti粉和37.95％的Al粉制成混合物，然后加入混合物质量0.2％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥8小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以950℃、压力为8MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
实施例3：将11.97％的Ti粉、36.39％的Al粉和51.64％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥6小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1000℃、压力为12MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
实施例4：将48.72％的Al粉和51.28％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.4％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥4小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1050℃、压力为5MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
实施例5：将25％的Ti粉、42％的Al粉和33％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥7小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1020℃、压力为15MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
按本发明的制备方法合成的TiAl/Al2O3复合材料，由基体相和增强相两部分组成，基体相由大多数的TiAl相和少量的NbAl3相组成；增强相为Al2O3。材料的组成成分比(重量％)为：增强相0-33％，基体相100-67％。

Claims (6)

1、一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：
1)将0-62.05％的Ti粉、36.39-48.72％的Al粉和口0-51.64％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.2-0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；
2)将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥4-8小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以950-1100℃、压力为5-15MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
2、根据权利要求1所述的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：将44.40％的Ti粉、39.08％的Al粉和16.52％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.3％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体，将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥5小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1100℃、压力为10MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
3、根据权利要求1所述的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：将62.05％的Ti粉和37.95％的Al粉制成混合物，然后加入混合物质量0.2％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥8小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以950℃、压力为8MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
4、根据权利要求1所述的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：将11.97％的Ti粉、36.39％的Al粉和51.64％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥6小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1000℃、压力为12MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
5、根据权利要求1所述的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：将48.72％的Al粉和51.28％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.4％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥4小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1050℃、压力为5MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
6、根据权利要求1所述的高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法，其特征在于：将25％的Ti粉、42％的Al粉和33％的Nb2O5粉制成混合物，然后加入混合物质量0.5％的硬脂酸钠采用干法球磨，料球质量比为：1∶10，在氩气保护下球磨20小时得到高能球磨复合粉体非晶细小颗粒；将得到高能球磨复合粉体在70℃下真空干燥7小时，再将干燥后的粉体装入石墨磨具中在氩气或真空条件下，以1020℃、压力为15MPa热压烧结，所得材料自然冷却至室温即可。
CNA2007100183835A 2007-07-31 2007-07-31 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法 Pending CN101100710A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007100183835A CN101100710A (zh) 2007-07-31 2007-07-31 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2007100183835A CN101100710A (zh) 2007-07-31 2007-07-31 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101100710A true CN101100710A (zh) 2008-01-09

Family

ID=39035157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007100183835A Pending CN101100710A (zh) 2007-07-31 2007-07-31 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101100710A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102041425A (zh) * 2010-12-31 2011-05-04 陕西科技大学 一种（Ti，Nb）3AlC2/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN101768686B (zh) * 2009-12-03 2011-12-21 陕西科技大学 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料及其制备方法
CN102268570B (zh) * 2009-12-03 2012-11-14 陕西科技大学 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料
CN104550904A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 武汉理工大学 一种以Mo-B-O板状晶体为润滑相的新型TiAl基自润滑材料及制备方法
CN105422939A (zh) * 2015-12-14 2016-03-23 无锡福镁轻合金科技有限公司 一种用于平衡阀的复合材料

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101768686B (zh) * 2009-12-03 2011-12-21 陕西科技大学 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料及其制备方法
CN102268570B (zh) * 2009-12-03 2012-11-14 陕西科技大学 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料
CN102041425A (zh) * 2010-12-31 2011-05-04 陕西科技大学 一种（Ti，Nb）3AlC2/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102041425B (zh) * 2010-12-31 2013-03-20 陕西科技大学 一种（Ti，Nb）3AlC2/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN104550904A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 武汉理工大学 一种以Mo-B-O板状晶体为润滑相的新型TiAl基自润滑材料及制备方法
CN104550904B (zh) * 2014-12-17 2016-09-14 武汉理工大学 一种以Mo-B-O板状晶体为润滑相的新型TiAl基自润滑材料及制备方法
CN105422939A (zh) * 2015-12-14 2016-03-23 无锡福镁轻合金科技有限公司 一种用于平衡阀的复合材料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101456737B (zh) 一种碳化硼基复合陶瓷及其制备方法
CN100396650C (zh) 一种Ti2AlC陶瓷材料的制备方法
CN101100710A (zh) 一种高铌TiAl金属间化合物复合材料的制备方法
CN101624287A (zh) 一种Ti3SiC2陶瓷材料的制备方法
CN109180161B (zh) 一种高纯钛硅化碳/氧化铝复合材料及其制备方法
CN105859301A (zh) 一种氮化硅陶瓷及其制备方法
CN101701305B (zh) 一种TiAl金属间化合物复合材料及其制备方法
CN101768686B (zh) 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料及其制备方法
CN107513651B (zh) 一种钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法
CN101100383A (zh) 一种钛铝碳三元层状可加工陶瓷材料的制备方法
CN105174967A (zh) 一种超高温CNTs/TiB2-SiC陶瓷复合材料及其制备方法
CN100488669C (zh) 一种TiAl/Ti2AlN金属间化合物复合材料及其制备方法
CN1323178C (zh) Al2O3/TiAl复合材料合成方法
CN102249682A (zh) 一种铁铝金属间化合物增强碳化钛陶瓷复合材料及其制备方法
CN109665847B (zh) 一种全致密碳化硼陶瓷复合材料及制备方法
CN115073186B (zh) 一种氮化硅陶瓷烧结体及其制备方法
CN102181766B (zh) 一种（Ti,Cr）2AlC固溶体复合材料及其制备方法
CN102174681B (zh) 一种高纯Ti2AlNxC1-x固溶体材料及其制备方法
CN104557042A (zh) 一种Cr2AlC/Al2O3复合材料及其制备方法
CN102181765B (zh) 一种（Ti,Cr）3AlC2/Al2O3复合材料及其制备方法
CN101100382A (zh) 一种Ti3AlC2可加工陶瓷材料的制备方法
CN102181767B (zh) 一种(Ti,Mo)2AlC/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102041425B (zh) 一种（Ti，Nb）3AlC2/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法
CN102268570B (zh) 一种Al2O3/TiAl金属间化合物复合材料
CN102174679B (zh) 一种（Ti,Mo）3AlC2/Al2O3固溶体复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication