CN105312538A - 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法 - Google Patents

一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105312538A
CN105312538A CN201410317132.7A CN201410317132A CN105312538A CN 105312538 A CN105312538 A CN 105312538A CN 201410317132 A CN201410317132 A CN 201410317132A CN 105312538 A CN105312538 A CN 105312538A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tial
composite material
new method
temperature
preparing
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
CN201410317132.7A
Other languages
English (en)
Inventor
陈焕铭
汪燕青
林雪玲
马治
潘凤春
高华
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410317132.7A priority Critical patent/CN105312538A/zh
Publication of CN105312538A publication Critical patent/CN105312538A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明提供一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法。通过该方法可以将Nb的高温强度、室温塑性性能与TiAl金属间化合物的抗蠕变、抗氧化性能相结合，实现优势互补，获得具有层状互联结构的TiAl金属间化合物增强Nb基复合材料，充分体现增强体和基体具有层状互联的结构特性。本发明提供的制备Nb/TiAl复合材料的方法避开了难熔合金Nb的熔炼工序，从制备方法上降低制备成本的同时，充分利用TiAl金属间化合物的特性弥补Nb高温抗氧化性能极差的缺陷，获得抗氧化能力强、力学性能好且使用寿命长的复合材料，具有多方面的技术经济优势。

Description

一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法
技术领域
本发明涉及金属间化合物基金属复合材料制备技术领域，特别涉及一种制备具有层状互联结构的TiAl金属间化合物增强Nb基复合材料的方法。
背景技术
先进推进技术的发展迫切需要能在1100℃以上高温和复杂载荷条件下保持刚度和强度的质轻耐久关键部件。以Nb、Ti、Al为主元的金属(金属间化合物)基复合材料成为近年来研究和关注的热点之一，其中Nb的高熔点、高强度以及加工性能好与TiAl金属间化合物的低密度、良好的抗氧化性能相结合能够满足高强、轻质、耐热的使用要求。技术上，国内外已发展的针对以Nb、Ti、Al为主元的金属(金属间化合物)基复合材料的制备方法有粉末冶金法、叠层法、机械合金化、熔铸法、原位合成，高温自蔓延等。本发明通过一种复合制备的新方法获得具有三维网络互联结构的Nb/TiAl复合材料。
发明内容
本发明的目的是：提供一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，获得具有三维网络互联结构的Nb/TiAl复合材料，从制备方法上降低制备成本的同时，充分利用TiAl金属间化合物的特性弥补Nb高温抗氧化性能极差的缺陷，获得抗氧化能力强、力学性能好且使用寿命长的复合材料。本发明的技术设想原理是：利用冷冻铸造方法制备层状互联结构的金属Nb预制体，将预制体在合适的温度下真空烧结使其具有一定的强度，然后无压熔渗TiAl合金，获得具有三维网络互联结构的Nb/TiAl复合材料。基于上述原理，实现本发明的技术方案是：
(a)将Nb粉按设计体积比与水混合，并加入适量分散剂和冷冻调节剂，球磨48小时获得用于冷冻铸造的浆料，浆料中Nb粉的体积百分含量为5%—20%；
(b)将浆料真空除气泡后灌入聚四氟乙烯管状模具，管状模具底部采用导热率高的铜合金或铍铝合金底座；
(c)对浆料实施冷冻，获得冷冻体，浆料的冷冻温度范围为-5℃—-196℃；
(d)利用干燥机冷冻体进行干燥，获得多孔层状互联Nb预制体；
(e)将预制体在真空炉中烧结1小时，预制体的烧结温度为1000℃—1600℃，真空度为10-3Pa量级；
(f)采用符合温度要求和真空度要求的高温炉对Nb预制体无压熔渗TiAl合金，无压熔渗温度为1500℃—1900℃，真空度为10-3Pa量级；
本发明的主要创造性在于：避开了难熔合金Nb的熔炼工序，从制备方法上降低制备成本的同时，通过三维网络复合结构利用TiAl金属间化合物的特性弥补Nb高温抗氧化性能极差的缺陷，获得抗氧化能力强、力学性能好且使用寿命长的复合材料。与现有技术相比本发明的主要优点如下：
使用该方法制备的Nb/TiAl复合材料其结构特点独特，制备温度相对降低、复合结构可调控。
具体实施方式
实施实例1：
(a)将粒度为50-80μm的Nb粉末按体积比为10%与纯水混合，并加入少量的甘油与聚丙烯酸，球磨48小时；
(b)将球磨后的浆料置入真空烘箱除气泡15分钟后灌入聚四氟乙烯管状模具，管状模具底部用铜合金底座；
(c)用液氮对浆料实施冷冻20分钟；
(d)将冷冻体置入干燥机干燥36小时，干燥机温度设为-70℃，真空度为10Pa；
(e)将干燥后的预制体在真空碳管炉中烧结1小时，烧结温度为1400℃；
(d)将圆片状TiAl(原子比为1:2)合金置于多孔Nb预制体底部或顶部，并放入电磁感应炉中进行无压熔渗，熔渗温度为1800℃，真空度为2×10-3Pa;
经过扫描电镜形貌观察和能谱分析表明：所制备的Nb/TiAl复合材料呈层状互联复合结构，TiAl合金填满多孔Nb预制体骨架的层间隙和颗粒间隙。
实施实例2：
(a)将粒度为50-80μm的Nb粉末按体积比为10%与纯水混合，并加入少量的甘油与聚丙烯酸，球磨48小时；
(b)将球磨后的浆料置入真空烘箱除气泡15分钟后灌入聚四氟乙烯管状模具，管状模具底部用铜合金底座；
(c)用液氮对浆料实施冷冻20分钟；
(d)将冷冻体置入干燥机干燥36小时，干燥机温度设为-10℃，真空度为10Pa；
(e)将干燥后的预制体在真空碳管炉中烧结1小时，烧结温度为1400℃；
(d)将圆片状TiAl(原子比为1:1)合金置于多孔Nb预制体底部或顶部，并放入电磁感应炉中进行无压熔渗，熔渗温度为1850℃，真空度为2×10-3Pa;
经过扫描电镜形貌观察和能谱分析表明：所制备的Nb/TiAl复合材料呈层状互联复合结构，TiAl合金填满多孔Nb预制体骨架的层间隙和颗粒间隙。

Claims (5)

1.一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，其特征在于利用冷冻铸造法制备具有网络互连结构的Nb多孔层状骨架，然后无压熔渗TiAl合金获得Nb/TiAl复合材料。
2.如权利要求1所述的一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，其特征在于用于冷冻铸造的浆料中Nb的体积百分含量为5%—20%。
3.如权利要求1所述的一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，其特征在于浆料的冷冻温度范围为-5℃—-196℃。
4.如权利要求1所述的一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，其特征在于Nb多孔预制体的真空烧结温度为1000℃—1600℃。
5.如权利要求1所述的一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法，其特征在于TiAl合金无压熔渗温度为1500℃—1900℃。
CN201410317132.7A 2014-07-07 2014-07-07 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法 Pending CN105312538A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410317132.7A CN105312538A (zh) 2014-07-07 2014-07-07 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410317132.7A CN105312538A (zh) 2014-07-07 2014-07-07 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105312538A true CN105312538A (zh) 2016-02-10

Family

ID=55241418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410317132.7A Pending CN105312538A (zh) 2014-07-07 2014-07-07 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105312538A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105903969A (zh) * 2016-06-30 2016-08-31 中南大学 一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法
CN108404214A (zh) * 2018-06-01 2018-08-17 上海贝奥路生物材料有限公司 一种仿生骨软骨复合体及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101011737A (zh) * 2007-01-31 2007-08-08 哈尔滨工业大学 三维网状结构Ti2AlC增强的TiAl基复合材料及其制备方法
CN102492871A (zh) * 2011-12-19 2012-06-13 武汉理工大学 一种TiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法
CN102717086A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 北京科技大学 一种短流程制备高铌钛铝合金球形微粉的方法
CN103205622A (zh) * 2013-04-01 2013-07-17 武汉理工大学 TiAl-Ag-WS2-ZnO-Ti2AlC-TiC自润滑复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101011737A (zh) * 2007-01-31 2007-08-08 哈尔滨工业大学 三维网状结构Ti2AlC增强的TiAl基复合材料及其制备方法
CN102492871A (zh) * 2011-12-19 2012-06-13 武汉理工大学 一种TiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法
CN102717086A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 北京科技大学 一种短流程制备高铌钛铝合金球形微粉的方法
CN103205622A (zh) * 2013-04-01 2013-07-17 武汉理工大学 TiAl-Ag-WS2-ZnO-Ti2AlC-TiC自润滑复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨栋: ""多孔Nb制备及其与TiAl金属间化合物的复合"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑（月刊）》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105903969A (zh) * 2016-06-30 2016-08-31 中南大学 一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法
CN105903969B (zh) * 2016-06-30 2018-09-11 中南大学 一种具有定向层状孔隙的多孔铜材及其制备方法
CN108404214A (zh) * 2018-06-01 2018-08-17 上海贝奥路生物材料有限公司 一种仿生骨软骨复合体及其制备方法
CN108404214B (zh) * 2018-06-01 2021-05-14 上海贝奥路生物材料有限公司 一种仿生骨软骨复合体及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103895285B (zh) 高强度层状Al基金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN101967578B (zh) 一种梯度孔多孔高铌钛铝合金的制备方法
CN102806335B (zh) 一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN103469122B (zh) C/ZrC-SiC-Cu复合材料及其制备方法
CN102626821B (zh) 一种半固态材料连接成形一体化方法
CN104073674A (zh) 一种石墨烯铝基复合材料的制备方法
CN103939509A (zh) 一种用于轨道车辆的Al/Sic和Cu/Sic复合材料摩擦副及其制备方法
Chen et al. Fabrication and mechanical behavior of bulk nanoporous Cu via chemical de-alloying of Cu–Al alloys
CN103194629B (zh) 一种钨钼铜复合材料的制备方法
CN103710554B (zh) 一种用真空压力浸渗法制备Ti2AlNb合金的方法
CN103343266B (zh) 高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺
CN104745872A (zh) 一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法
CN102304653A (zh) 一种高塑性双相含钇的镁锂铝合金及其制备方法
CN101717900B (zh) 一种氮化硅增强铝基复合材料的制备方法
CN104831198A (zh) 一种多孔泡沫金属复合材料及其制备方法
CN103938006B (zh) 耐铝液腐蚀金属陶瓷材料的制备方法
Wang et al. MXene reconciles concurrent enhancement of thermal conductivity and mechanical robustness of SiC-based thermal energy storage composites
CN105312538A (zh) 一种制备Nb/TiAl复合材料的新方法
CN104593630A (zh) 藕状多孔铝的定向凝固制备方法
CN101402137B (zh) 采用真空熔铸法制备CuCr 40触头材料的方法
CN106086493B (zh) 一种快速低温烧结制备CuCr合金材料的方法
Zhao et al. Microstructure of nickel foam/Mg double interpenetrating composites
CN105714169B (zh) 一种Mo‑Si‑B‑Hf‑Al合金棒材及其制备方法
CN113787192B (zh) 一种Cu相呈指状梯度分布的W-Cu复合板的制备方法
CN106222500B (zh) 一种铝基复合材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160210

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication