CN106583909A - 一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法 - Google Patents

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CN106583909A CN201710048307.2A CN201710048307A CN106583909A CN 106583909 A CN106583909 A CN 106583909A CN 201710048307 A CN201710048307 A CN 201710048307A CN 106583909 A CN106583909 A CN 106583909A
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Abstract

本发明提供一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法，包括以下步骤：将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理；将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，TA18在下，LY12在上，在LY12上表面涂抹耐热黄油作为保护层，爆炸焊接采用硝铵混合炸药，然后进行软化退火、冷轧加工、热处理强化、多辊矫平处理，得到钛铝复合材料；将钛铝复合板材作为旋压坯料装在颗粒增强体的芯摸上，采用热旋压开坯的方法得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料。本发明制备的钛铝复合材料高强轻质，综合性能优异。

Description

一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属复合材料加工技术领域，具体涉及一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法。
背景技术
钛铝合金密度低、比强度高、比刚度高、耐热性好，具有高的抗高温蠕变性能和抗氧化能力，是综合性能最好的轻质高温合金，在航空航天、武器装备等方面有重要的应用，是轻质合金中的研究重点。
钛铝合金主要可分为3种Ti3-Al、Ti-Al和Ti-Al3，其中Ti-Al3的密度最低，抗高温氧化性能最好，钛铝合金在室温下呈脆性、缺乏足够的延展性，变形加工性、耐磨性能较差，高温抗氧化能力较低，因此开发高强轻质钛铝合金及其制备技术显得十分重要。
颗粒增强铝基复合材料与基体铝合金相比，耐热性提高，具有更高的弹性模量和更低的热膨胀系数，且耐磨损性能提高。中国专利CN 104357695B公开的钛颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，将纳微米级的磷粉、铝粉、铌粉、碘化银、氧化镁、氮化钛和氢氧化铝混合均匀，烘干，经冷压、烧结、冷却得到钛颗粒增强的铝基复合材料，该材料中含有氮化钛颗粒，可明显提高材料的硬度。中国专利CN 103894719B公开的一种连接高体积分数氮化硅颗粒增强铝基复合材料与钛合金的方法，将高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料与钛合金的待焊接表面进行预处理，然后以铝基复合材料在下，钛合金在上的形式放入焊接模具中，经热压焊接处理使两者的待焊接表面紧密结合，得到产品。有上述现有技术可知，钛合金添加到铝合金中可以显著提高铝合金的强度，但是通过热熔融或者热压处理方法成本较高，工序较为复杂，且产品的面积受到一定的限制。
爆炸焊接是一种普遍应用的制造异种金属层状材料的工艺技术。中国专利CN101190474B公开的一种铝-钛复合材料的爆炸焊接制造方法，是将纯钛板作为基层，钛板至于钢垫板上，纯铝板或者铝合金板通过支撑物至于钛板之上，炸药布放在铝板上表面，在爆轰方向末端采用不均匀布药方式，使单位面积装药量在爆轰方向末端逐渐降低，从而获得高质量的大面积铝钛复合材料。该方法直接将高强钛合金与铝合金板进行爆炸焊接，由于两者性能差异过大，爆炸结合质量难以满足要求，爆炸产生的应力将很难消除，影响后续使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法，采用钛合金TA18作为钛覆层，铝合金LY12作为铝合金基层，采用爆破焊接方式将钛覆层与铝合金基层结合，然后将颗粒增强体采用旋压变形的方式渗透于钛铝合金形成颗粒增强层，得到颗粒增强的钛铝复合材料。本发明制备的颗粒增强的钛铝复合材料高强轻质，表面不开裂，面积不受限制，综合性能好，可长期使用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，所述基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料包括铝合金基层、钛覆层和颗粒增强层，所述铝合金基层与钛覆层的厚度为2：1，所述钛覆层为钛合金TA18，厚度为0.65-1.36mm，所述铝合金基层为铝合金LY12，厚度为1.35-2.7mm，所述颗粒增强层包括硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上的颗粒增强体。
作为上述技术方案的优选，所述铝合金基层与钛覆层采用爆炸焊接的方式形成钛铝合金，所述颗粒增强体采用旋压变形的方式渗透于钛铝合金形成颗粒增强层。
本发明还提供一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理；
(2)将步骤(1)处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比60-80％、TNT质量百分比3-10％、柴油质量百分比1-10％、余量为锯末，炸药的爆速为2000-4000m/s，药高度为15-30mm，安装间隙为1-4mm，间隙支撑物采用纯铝或者纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为50-100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100-300mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹2-4mm厚的耐热黄油作为保护层；
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板进行软化退火、冷轧加工、热处理强化、多辊矫平处理，得到钛铝复合材料；
(4)将步骤(3)制备的钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，将旋压坯料装在芯摸上，采用热旋压开坯的方法得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，TA18板两面包覆0.1-0.3mm厚的纯钛，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.2-0.5mm厚纯铝，延伸率＞25％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，软化退火的温度为410-480℃，保温时间3-10h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，冷轧加工率为10-20％，总共进行2-6道次，总加工率为40-60％，加工过程中进行退火处理，退火处理的温度为410-480℃，保温时间为3-10h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，旋压坯料的塑性为5-8％，颗粒增强体的体积分数小于40％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，热旋压开坯的旋压道次为5道次，进给速度为70-100mm/min，转速70-90r/min，坯料外表面线速度19-21m/min；其中，第1道次的薄减率10-20％，变形区温度为370-450℃，第2道次的薄减率15-25％，变形区温度为370-410℃，第3道次的薄减率25-35％，变形区温度为320-350℃，第4道次的薄减率20-30％，变形区温度为310-340℃，第5道次的薄减率25-30％，变形区温度为150-330℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，热旋压开坯每旋压道次之间进行在线退火处理，退火工艺为：将坯料加热至450-500℃，自然冷却至旋压变形区温度，开始下一道旋压。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料使用中等强度塑性较好的TA18钛合金作为原料，与铝合金进行爆炸复合，爆炸复合条件改善，而且通过冷轧加工处理进一步提高钛铝复合材料的强度、塑性、尺寸和版型，更有利于之后颗粒增强体的整理。
(2)本发明制备的基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料采用旋压变形将颗粒增强体与钛铝复合材料结合，颗粒增强体制备的芯膜与钛铝复合材料之间相互摩擦，是动态软化与动态硬化相互作用的过程，将旋压道次间采用退火消除加工硬化，防止由于颗粒增强体的存在加工硬化率大大提高，此外通过对旋压变形加热温度的精密控制，保证坯料内包面不开裂，坯料内颗粒缝补、截面结合和基体组织都有改善，塑性变形能力提高。
(3)本发明制备的基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料具有高比强度、高比刚度、密度小，使用时不会开裂，长期使用稳定性好，适合应用于在航空、航天器材和武器装备等领域。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.1mm厚的纯钛，厚度为0.75mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.2mm厚纯铝，厚度为1.5mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比60％、TNT质量百分比3％、柴油质量百分比1％、余量为锯末，炸药的爆速为2000m/s，药高度为15mm，安装间隙为1mm，间隙支撑物采用纯铝薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为50mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹2mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在410℃进行软化退火3h，冷轧加工至2.25mm，在加工过程中进行退火处理，退火温度为410℃，保温时间为3h，最后在493℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率15％，进给速度为80mm/min，转速80r/min，变形区温度为370℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率20％，进给速度为80mm/min，转速80r/min，变形区温度为370℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率35％，进给速度为80mm/min，转速80r/min，变形区温度为350℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率30％，进给速度为80mm/min，转速80r/min，变形区温度为340℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率30％，进给速度为80mm/min，转速80r/min，变形区温度为150℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
实施例2：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.3mm厚的纯钛，厚度为1.3mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.5mm厚纯铝，厚度为2.7mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比80％、TNT质量百分比10％、柴油质量百分比10％、余量为锯末，炸药的爆速为4000m/s，药高度为30mm，安装间隙为4mm，间隙支撑物采用纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺300mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹4mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在480℃进行软化退火10h，冷轧加工至4mm，在加工过程中进行退火处理，退火温度为480℃，保温时间为10h，最后在501℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，金刚石作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率10％，进给速度为70mm/min，转速70r/min，变形区温度为450℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率15％，进给速度为70mm/min，转速70r/min，变形区温度为410℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率25％，进给速度为70mm/min，转速70r/min，变形区温度为320℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率20％，进给速度为70mm/min，转速70r/min，变形区温度为310℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率25％，进给速度为70mm/min，转速70r/min，变形区温度为150℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
实施例3：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.2mm厚的纯钛，厚度为1.0mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.3mm厚纯铝，厚度为2.0mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比70％、TNT质量百分比5％、柴油质量百分比4％、余量为锯末，炸药的爆速为3000m/s，药高度为20mm，安装间隙为2mm，间隙支撑物采用纯铝薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为80mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺200mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹3mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在450℃进行软化退火6h，冷轧加工至3mm，在加工过程中进行退火处理，退火温度为4,50℃，保温时间为8h，最后在500℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，碳化硅作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率20％，进给速度为100mm/min，转速90r/min，变形区温度为430℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率25％，进给速度为100mm/min，转速90r/min，变形区温度为390℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率29％，进给速度为100mm/min，转速90r/min，变形区温度为340℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率30％，进给速度为100mm/min，转速90r/min，变形区温度为320℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率29％，进给速度为100mm/min，转速90r/min，变形区温度为200℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
实施例4：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.15mm厚的纯钛，厚度为1.5mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.2-0.5mm厚纯铝，厚度为3.0mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比65％、TNT质量百分比8％、柴油质量百分比8％、余量为锯末，炸药的爆速为2500m/s，药高度为25mm，安装间隙为3mm，间隙支撑物采用纯铝薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为90mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺150mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹2.6mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在450℃进行软化退火5h，冷轧加工至4.5mm，在加工过程中进行退火处理，退火温度为400℃，保温时间为5h，最后在493℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅和氮化硅作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率14％，进给速度为80mm/min，转速75r/min，变形区温度为390℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率18％，进给速度为90mm/min，转速90r/min，变形区温度为400℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率32％，进给速度为75mm/min，转速75r/min，变形区温度为340℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率26％，进给速度为70-100mm/min，转速80r/min，变形区温度为330℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率27％，进给速度为90mm/min，转速80r/min，变形区温度为210℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
实施例5：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.3mm厚的纯钛，厚度为1.3mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.3mm厚纯铝，厚度为2.7mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比75％、TNT质量百分比6％、柴油质量百分比3％、余量为锯末，炸药的爆速为3800m/s，药高度为20mm，安装间隙为2.5mm，间隙支撑物采用纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺200mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹4mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在480℃进行软化退火3h，冷轧加工至4mm，在加工过程中进行退火处理，退火温度为470℃，保温时间为8h，最后在501℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅、金刚石和碳化硅作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率14％，进给速度为80mm/min，转速75r/min，变形区温度为390℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率18％，进给速度为75mm/min，转速85r/min，变形区温度为410℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率25％，进给速度为80mm/min，转速70r/min，变形区温度为350℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率25％，进给速度为90mm/min，转速90r/min，变形区温度为320℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率25％，进给速度为100mm/min，转-90r/min，变形区温度为220℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
实施例6：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板两面包覆0.1mm厚的纯钛，厚度为1.8mm，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.5mm厚纯铝，厚度为3.5mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比80％、TNT质量百分比3％、柴油质量百分比10％、余量为锯末，炸药的爆速为3500m/s，药高度为15mm，安装间隙为1mm，间隙支撑物采用纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹4mm厚的耐热黄油作为保护层。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在480℃进行软化退火3h，冷轧加工至5.3mm、在加工过程中进行退火处理，退火温度为480℃，保温时间为3h，最后在493℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
(4)将钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅和碳化硅作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，加热至450±10℃，将旋压坯料装在芯摸上，加热坯料至450±10℃，采用热旋压开坯的方法：第1道次的薄减率10％，进给速度为100mm/min，转速70r/min，变形区温度为450℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第2道次的薄减率15％，进给速度为100mm/min，转速70r/min，变形区温度为410℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第3道次的薄减率35％，进给速度为70mm/min，转速90r/min，变形区温度为320℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第4道次的薄减率30％，进给速度为70mm/min，转速90r/min，变形区温度为310℃，将坯料加热至500±10℃，自然冷却至450±10℃，进行退火，第5道次的薄减率25％，进给速度为100mm/min，转速80r/min，变形区温度为180℃，最终得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其中颗粒增强体的体积分数小于40％。
对比例：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，其中，TA18板厚度为1.3mm，延伸率＞45％，LY12板厚度为2.7mm，延伸率＞25％，将TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理。
(2)将处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比60-80％、TNT质量百分比3-10％、柴油质量百分比1-10％、余量为锯末，炸药的爆速为2000-4000m/s，药高度为15-30mm，安装间隙为1-4mm，间隙支撑物采用纯铝或者纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为50-100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100-300mm厚细纱作为地基。
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板在410-480℃进行软化退火3-10h，冷轧加工至4mm、在加工过程中进行退火处理，退火温度为410-480℃，保温时间为3-10h，最后在493-501℃下进行淬火热处理强化，再经过多辊矫平处理，得到钛铝复合材料。
经检测，实施例1-6制备的基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料以及现有技术的钛铝复合材料的弯曲断裂张力、塑性张应变、强度可保持温度、的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料机械强度显著提高，耐高温性变化不大。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其特征在于：所述基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料包括铝合金基层、钛覆层和颗粒增强层，所述铝合金基层与钛覆层的厚度为2：1，所述钛覆层为钛合金TA18，厚度为0.65-1.36mm，所述铝合金基层为铝合金LY12，厚度为1.35-2.7mm，所述颗粒增强层包括硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上的颗粒增强体。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其特征在于：所述铝合金基层与钛覆层采用爆炸焊接的方式形成钛铝合金，所述颗粒增强体采用旋压变形的方式渗透于钛铝合金形成颗粒增强层。
3.一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理；
(2)将步骤(1)处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比60-80％、TNT质量百分比3-10％、柴油质量百分比1-10％、余量为锯末，炸药的爆速为2000-4000m/s，药高度为15-30mm，安装间隙为1-4mm，间隙支撑物采用纯铝或者纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为50-100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100-300mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹2-4mm厚的耐热黄油作为保护层；
(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板进行软化退火、冷轧加工、热处理强化、多辊矫平处理，得到钛铝复合材料；
(4)将步骤(3)制备的钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，将旋压坯料装在芯摸上，采用热旋压开坯的方法得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料。
4.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，TA18板两面包覆0.1-0.3mm厚的纯钛，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.2-0.5mm厚纯铝，延伸率＞25％。
5.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，软化退火的温度为410-480℃，保温时间3-10h。
6.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，冷轧加工率为10-20％，总共进行2-6道次，总加工率为40-60％，加工过程中进行退火处理，退火处理的温度为410-480℃，保温时间为3-10h。
7.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，旋压坯料的塑性为5-8％，颗粒增强体的体积分数小于40％。
8.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，热旋压开坯的旋压道次为5道次，进给速度为70-100mm/min，转速70-90r/min，坯料外表面线速度19-21m/min；其中，第1道次的薄减率10-20％，变形区温度为370-450℃，第2道次的薄减率15-25％，变形区温度为370-410℃，第3道次的薄减率25-35％，变形区温度为320-350℃，第4道次的薄减率20-30％，变形区温度为310-340℃，第5道次的薄减率25-30％，变形区温度为150-330℃。
9.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，热旋压开坯每旋压道次之间进行在线退火处理，退火工艺为：将坯料加热至450-500℃，自然冷却至旋压变形区温度，开始下一道旋压。
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