CN101880783B - 一种TiAl3增强铝基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种TiAl3增强铝基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种TiAl3增强铝基复合材料的制备方法，其特征是首先将冰晶石粉与钛粉按1～0.5∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度830～850℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数1～6wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为800～1000W的条件下，超声20～35min；将熔体温度降至740～760℃，继续超声2～6min。本发明得到的TiAl3/7075铝基复合材料组织中晶粒细小，且生成的TiAl3增强相分布均匀，呈细小颗粒状，无宏观偏析现象。此工艺成本低、简单；安全可靠；操作方便。

Description

一种TiAl3增强铝基复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料制备领域，特别涉及铝基复合材料的制备方法。
背景技术
颗粒增强铝基复合材料具有比强度、比刚度高、高耐磨性、高的减振性等许多优点。TiAl3因其具有良好的热电性能同时又具有高熔点、高硬度、高的弹性模量和价格低廉等特点，是理想的增强相，为广大学者所关注。原位反应法制备的颗粒增强铝基复合材料中Ti和Al会自发进行化学反应，方程式为：Ti(s)+3Al(l)＝TiAl3(s)。原位反应生成的复合材料具有界面结合性好、无污染、热稳定性好、节约成本等特点，因而逐渐受到重视。但是通过传统的原位铸造工艺生成的TiAl3增强相呈方块状、针状，个别可能形成晶须，并且宏观偏析时有出现。这将阻碍其进一步的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种用超声复合原位反应制备TiAl3增强铝基复合材料的方法。
本发明所述的制备方法为：首先将冰晶石粉(Na3AlF6)与钛粉(Ti)按1∶1～0.5∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度830～850℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数1～6wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为800～1000W的条件下，超声20～35min；将熔体温度降至740～760℃，而后继续超声2～6min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
本发明得到的TiAl3/7075铝基复合材料组织中晶粒细小，且生成的TiAl3增强相分布均匀，呈细小颗粒状，无宏观偏析现象。此工艺成本低、简单；安全可靠；操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例3条件下制备的TiAl3/7075铝基复合材料深度腐蚀后的显微组织。
图2为本发明实施例3条件下制备的TiAl3/7075铝基复合材料轻度腐蚀后其TiAl3分布情况。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
首先将冰晶石粉(Na3AlF6)与钛粉(Ti)按0.5∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度830℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数1wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为800W的条件下，超声20min；将熔体温度降至740℃，而后继续超声4min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
实施例2。
首先将冰晶石粉(Na3AlF6)与钛粉(Ti)按0.5∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度840℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数2wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为800W的条件下，超声25min；将熔体温度降至750℃，而后继续超声4min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
实施例3。
首先将冰晶石粉(Na3A1F6)与钛粉(Ti)按1∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度850℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数4wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为1000W的条件下，超声30min；将熔体温度降至760℃，而后继续超声4min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
实施例4。
首先将冰晶石粉(Na3AlF6)与钛粉(Ti)按1∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度840℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数6wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为1000W的条件下，超声35min；将熔体温度降至760℃，而后继续超声6min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
附图1为实施例3条件下获得的TiAl3/7075的铝基复合材料组织深度腐蚀后的组织图，图中可见，所获得的TiAl3/7075的铝基复合材料组织中没有树枝晶出现，取而代之的是大量的蔷薇状、球状晶粒。超声空化效应使得熔体局部出现成份过冷，过早的从熔体中析出晶核，同时由于超声的作用使得枝晶的根部断裂而成为游离晶，这些都大大的增加了形核率，从而使复合材料的组织得到了明显的细化。
附图2为实施例3条件下获得的TiAl3/7075的铝基复合材料组织轻度腐蚀后的组织图，图中可见，在超声的作用下，反应生成了大量的细小颗粒状的新生物质且分布均匀。从图中可以看到生成的细小颗粒状物质分布在晶体内部，颗粒大小约为1μm，少量细小颗粒状物质的大小约为4μm。

Claims (1)

1.一种TiAl3增强铝基复合材料的制备方法，其特征是首先将冰晶石粉与钛粉按1∶1～0.5∶1的质量比均匀混合、烘干；将7075铝合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在温度830～850℃时，将上述混合粉末按钛占7075铝合金的质量数1～6wt.％加入到7075铝合金熔体中，再将超声变幅杆伸入到铝合金熔体中，在超声功率为800～1000W的条件下，超声20～35min；将熔体温度降至740～760℃，继续超声2～6min，浇入到金属模型中，待冷却后取样。
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