CN106914625A - 一种钛/铝梯度材料及其制备方法 - Google Patents

一种钛/铝梯度材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于航空航天应用的高性能材料及其制备方法，具体涉及钛/铝梯度材料的粉末冶金制备技术。本发明的目的在于解决因现有制备过程中连接温度高、残余应力大、界面反应不易控制而难以获得具有高结合强度钛/铝梯度结构的问题。本发明采用粉末冶金成形、烧结方法制备钛烧结体和铝预烧结体，后将两预制体叠层进行第二步粉末冶金烧结，得到高性能钛/铝梯度材料。本发明所得高性能钛/铝梯度材料基体无明显形变、界面抗拉伸强度大于等于100MPa。本发明可适用于较大尺寸钛/铝梯度材料的制备，并可扩展到其它异种金属梯度结构。本发明操作简单、易于控制，便于产业化应用。

Description

一种钛/铝梯度材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于航空航天应用的高性能材料及其制备方法，具体涉及一种钛/铝梯度材料及其制备方法。
背景技术
在航空航天领域，研究学者对减少燃料用量、提高装载量和航程的要求越来越高，因此结构轻量化成为不可避免的趋势。钛和铝都具有低密度、高比强和高比刚度等优良特性，是目前航空航天领域应用最多的轻质金属材料，发展轻质钛/铝梯度结构可有效减轻全钛结构的整体质量，同时能综合发挥两材料的性能优势。此外，新型钛/铝梯度材料具有的密度梯度特性能有效实现动能的高效耗散，通过对航天器设置密度梯度材料防护屏，以最大限度的减小和分散入射空间碎片动能，可有效实现对航天器的防护。
钛/铝梯度材料制备过程中，钛与铝的界面结合是关键。但是，钛和铝在高温下发生反应，生成不同类型的金属间化合物，大量脆性金属间化合物的存在导致两者的界面结合质量不高。此外，钛与铝的热物理性能和力学性能差异较大，如钛的熔点比铝高近1000℃，采用传统熔化焊技术将造成铝合金中元素的蒸发损失，同时钛的室温线膨胀系数约为铝的1/3，而热导率不到铝的1/10，在残余应力作用下界面附近易于产生裂纹。
目前，实现钛/铝界面结合的技术主要有真空扩散焊、瞬时液相扩散焊以及钎焊。文献“Preparation of TC4/LY12joint by vacuum diffusion welding,Zeng H，Luo G，Shen Q，Wang C B,Zhang L M:Advanced Materials Research,2009；66：p.242-245.”采用真空扩散焊接TC4钛合金和2A12铝合金，所获界面最高拉伸强度约为60MPa。文献“Microstructural evaluation and mechanical properties of the diffusion bondedAl/Ti alloys joint,Kenevisi M S,Mousavi Khoie S M,Alaei M:Mechanics ofMaterials,2013；64:p.69-75.”和文献“An investigation on microstructureevolution and mechanical properties during liquid state diffusion bonding ofAl2024to Ti–6Al–4V,Samavatian M,Halvaee A,Amadeh A A:MaterialsCharacterization,2014；98:p.113-118.”均采用瞬时液相扩散焊接钛合金与铝合金，前者采用Sn–4Ag–3.5Bi作为中间层，后者采用Cu/Sn/Cu作为中间层，其最大剪切强度均仅为36MPa。文献“Brazing of 6061aluminum alloy/Ti–6Al–4V using Al–Si–Cu–Ge fillermetals,Chang S Y,Tsao L C,Lei Y H:Journal of Materials Processing Technology,2012；212:p.8-14.”采用Al–8.4Si–20Cu–10Ge-0.1Re作为钎料对钛/铝钎焊，所获界面最大剪切强度仅为51MPa。
姚为等在稀有金属材料与工程(2007,36(4):700-704)和焊接学报(2007,28(12):89-92上报道：采用真空扩散焊接技术分别对TA2和5A06以及TA2和1035进行结合，前者在650℃保温20h并加载5MPa时所获钛/铝剪切强度最高，为67MPa，但长时间的焊接热循环导致铝基体强度明显下降，后者在525℃保温4h加载12MPa所获钛/铝剪切强度最高，为83MPa，基体发生严重变形，两者界面处均存在大量金属间化合物，界面结合性能有待进一步提高。
综上所述，国内外真空扩散焊钛/铝的界面结合强度大多在85MPa以下，而采用瞬时液相扩散焊和钎焊制备钛/铝梯度结构，由于加入不同于基体成分的中间层或者钎料，导致界面成分复杂，材料的应用环境受到限制。目前，还没有成熟稳定的工艺实现钛与铝的高性能直接结合，而航空航天的应用环境对结合性能提出了更高要求。因此，本领域迫切需要设计一种新的制备方法减少界面处有害中间相的产生，获得具有高结合强度的钛/铝梯度结构。
发明内容
发明人以防止基体中晶粒和界面处有害金属间化合物过度长大造成基体及界面结合强度降低为出发点，首创“一步实现铝基体致密化和钛/铝梯度材料制备”的思路。
本发明的目的在于解决因现有制备过程中连接温度高、残余应力大、界面反应不易控制而难以获得具有高结合强度钛/铝梯度结构的问题，提供一种基于航空航天应用的高性能钛/铝梯度材料及其粉末冶金制备方法。
本发明一种钛/铝梯度材料；所述钛/铝梯度材料包括钛基体层、铝基体层，所述钛基体层、铝基体层直接接触；所述钛基体层和铝基体层之间的界面抗拉强度大于等于100MPa。
本发明一种钛/铝梯度材料；钛基体层的材质为纯钛或钛合金；铝基体层的材质为纯铝或铝合金。
本发明一种钛/铝梯度材料；所述钛合金选自TA×、TB×、TC×合金中的一种；所述铝合金选自Al-Mg系合金、Al-Mn系合金、Al-Cu-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金、Al-Zn-Mg-Cu系合金中的至少一种。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；包括以下步骤：
步骤一
以钛基体粉末和铝基体粉末为原料，压制成形，分别得到钛基体压坯和铝基体压坯；
步骤二
将步骤一所得钛基体压坯在1250℃-1400℃进行烧结，得到钛基体；
将步骤一所得铝基体压坯在550℃-625℃进行烧结，得到铝基体；
步骤三
将步骤二所得钛基体与铝基体叠层后，在真空气氛下，首先采用5-15℃/min优选为5-10℃/min的升温速率升温至280-320℃、优选为290-310℃、进一步优选为300℃，保温，然后以5-15℃/min、优选为5-10℃/min的升温速率升温至600-635℃，保温120-210min，保温过程中加载1-10MPa压力；保温完成后以5-15℃/min的降温速率将温度降至280-320℃，保温，保温后随炉冷至室温。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；经粉末预处理、成形、烧结(或预烧结)使钛基体和铝基体获得一定强度，后将两者叠层进行粉末冶金烧结，得到性能优越的钛/铝梯度材料。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；所述粉末预处理为：将粒度为45-58μm的钛基体粉末和10-58μm的铝基体粉末在60-80℃的烘箱中烘干4-6小时。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；所述钛基体粉末的粒度为45-58μm，所述铝基体粉末的粒度为10-58μm。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤一中，压制成形的压制压力为10-20MPa，保压时间为5-30s，压制所得钛基体压坯和铝基体压坯的厚度为1-15mm。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤一中，压制成形优选为模压成形；模压成形的内壁均匀涂有润滑剂。所述润滑剂优选为硬脂酸。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤二中，将步骤一所得钛基体压坯在1250℃-1400℃进行烧结3-4h，得到钛基体；烧结时，控制压力为0-5MPa。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤二中所得钛基体的致密度大于等于97％。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤二中，将步骤一所得铝基体压坯在550℃-625℃进行烧结2-4h，得到铝基体；烧结时，控制压力为0-5MPa。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤二所得铝基体的强度大于等于12MPa。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；将步骤二所得钛基体与铝基体打磨至表面光洁度为0.1-3μm、优选为0.1-1μm后，按钛基体/铝基体的方式叠层。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤三中，所述真空气氛的真空度为1-5×10-3Pa。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；步骤三中，将步骤二所得钛基体与铝基体叠层后，在真空气氛下，首先采用5-10℃/min的升温速率升温至290-310℃，保温15-30min，然后以5-10℃/min的升温速率升温至600-635℃，保温120-210min，保温过程中加载1-10MPa压力；保温完成后以5-15℃/min的降温速率将温度降至280-320℃，保温15-30min，保温后随炉冷至室温。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；所制备的钛/铝梯度材料中，铝基体层的室温拉伸强度大于等于200MPa，优选大于等于250MPa。
本发明一种钛/铝梯度材料的制备方法；所制备的钛/铝梯度材料的界面抗拉强度大于等于100MPa，优选大于等于125MPa，与现有钛/铝直接结合相比，其性能至少提升20％。
原理和优势
原理
钛与铝结合时由于两者在高温下生成多种高硬脆性的金属间化合物，同时两者之间大的热物理性能差异，导致界面附近的残余应力较大，造成结合强度下降。本发明提出一种高性能钛/铝梯度材料及其粉末冶金制备方法，采用Ti、Al粉末为原料，在低于基体熔点以下的温度进行加热、加压，由于基体不发生结晶，可最大程度减少成分偏聚和避免晶粒过度长大，有效保证成分均匀性和组织稳定性。
本发明在钛、铝界面结合前，对钛或钛合金层进行烧结致密化至致密度大于等于97％，同时对铝或铝合金层进行预烧结使之具有一定强度(强度大于等于12MPa)，使其在第二步粉末冶金烧结时施加的压力作用下不至于发生严重变形。相比铸锭或轧制板材，采用烧结体或预烧结体作为待连接件，一方面可更有效调控成分分布，另一方面由于粉末颗粒具有更大原子活性以及更多的表面扩散通道，界面处原子可充分扩散实现高质量结合。此外，铝基体由于未完全致密化，部分能量需用于铝颗粒的烧结收缩，在相同的能量输入下扩散反应更难以激活，因此界面金属间化合物受到抑制。
优势
一、制备界面附近残余应力小且无明显金属间化合物生成的钛/铝梯度材料；
二、钛/铝梯度材料的界面优选室温抗拉强度大于等于125MPa，与现有钛/铝直接扩散结合相比，其性能提升51％；
三、本发明可适用于较大尺寸钛/铝梯度材料的制备，并可扩展到其它异种金属梯度结构；
四、本发明所设计的工艺无需焊料、钎料或其它中间层，使得本发明所得界面成分简单，从而拓宽了所制备材料的应用范围。
综上，本发明采用粉末冶金技术，解决了现有钛/铝梯度材料界面结合强度低的问题。通过铝基体烧结收缩行为释放连接过程中产生的残余应力，同时实现铝基体致密化以及钛/铝的可靠结合，并有效缩短工艺，可避免制备过程中由于晶粒长大造成的基体以及界面结合强度降低。本发明操作简单、易于控制，基体金属无明显变形。
附图说明
附图1为粉末冶金法制备的钛/铝梯度材料成品界面结合状况和组织结构。
从图1中可以看出，所得成品中，基体无缺陷，界面处不存在明显的金属间化合物层，表明结合效果极好。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，旨在对本发明所述高性能钛/铝梯度材料及其制备方法作进一步说明，而非限制本发明。
实施例1
本实施方案所述高性能钛/铝梯度材料的粉末冶金制备方法是按以下步骤进行的：
步骤1：粉末预处理；将粒度为58μm的TC4粉末和58μm的2A12粉末在80℃的烘箱中烘干4小时。
步骤2：模压成形；采用直径为40mm的硬质合金模具，在模具内壁上预先涂覆一层硬脂酸以便于脱模。将TC4粉末和2A12粉末分别置于模具中进行压制成形，采用压制压力20MPa，保压时间20s，分别得到钛基体和铝基体压坯，所制备的基体厚度为10mm。
步骤3：钛基体烧结致密化；首先采用10℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃并保温90min，使TC4中的铝与钛完全反应消耗，防止其高温烧结时形成液相导致基体组织疏松；随后采用5℃/min的升温速率升至1250℃保温3h，并在保温过程中加载5MPa，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到钛基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得钛基体的致密度为99.5％。
步骤4：铝基体预烧结；首先采用5℃/min的升温速率将温度从室温升至550℃并保温120min，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到铝基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa；所得铝基体的强度为12MPa。
步骤5：连接前表面预处理；依次用600#、1000#、1500#和2000#水磨砂纸逐级打磨并用丝绒抛光布进行抛光，选择粒度为0.5μm的氧化铝为抛光剂，研磨抛光后获得无氧化物、表面光洁度为1μm的待连接面；最后，将抛光后的试样依次在丙酮和无水乙醇中各用超声波清洗10min以除去待连接面杂质，并将基体原料置于无水乙醇中备用。
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用5℃/min的升温速率升温至300℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至625℃保温180min，并在保温过程中加载6MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
本实施方式所得高性能钛/铝梯度材料，铝基体层室温拉伸强度高达250MPa，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度可达125MPa，比现有钛/铝直接扩散焊的界面结合强度(最大剪切强度为83MPa)高51％。
实施例2
本实施方案所述高性能钛/铝梯度材料的粉末冶金制备方法是按以下步骤进行的：
步骤1：粉末预处理；将粒度为45μm的TC4粉末和58μm的2A12粉末在80℃的烘箱中烘干4小时。
步骤2：模压成形；采用直径为40mm的硬质合金模具，在模具内壁上预先涂覆一层硬脂酸以便于脱模。将TC4粉末和2A12粉末分别置于模具中进行压制成形，采用压制压力10MPa，保压时间30s，分别得到钛基体和铝基体压坯，所制备的基体厚度为15mm。
步骤3：钛基体烧结致密化；首先采用10℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃并保温90min；随后采用10℃/min的升温速率升至1300℃保温4h，随后以15℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到钛基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得钛基体的致密度为98.2％。
步骤4：铝基体预烧结；首先采用5℃/min的升温速率将温度从室温升至550℃并保温180min，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到铝基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。；所得铝基体的强度为17MPa。
步骤5：连接前表面预处理；依次用600#、1000#、1500#和2000#水磨砂纸逐级打磨并用丝绒抛光布进行抛光，选择粒度为0.5μm的氧化铝为抛光剂，研磨抛光后获得无氧化物、表面光洁度为0.8μm的待连接面；最后，将抛光后的试样依次在丙酮和无水乙醇中各用超声波清洗10min以除去待连接面杂质，并将基体原料置于无水乙醇中备用。
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率升温至300℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至600℃保温210min，并在保温过程中加载4MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
本实施方式所得高性能钛/铝梯度材料，铝基体层室温拉伸强度高达232MPa，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度可达111MPa，比现有钛/铝直接扩散焊的界面结合强度(最大剪切强度为83MPa)高34％。
实施例3
本实施方案所述高性能钛/铝梯度材料的粉末冶金制备方法是按以下步骤进行的：
步骤1：粉末预处理；将粒度为48μm的TC4粉末和53μm的2A12粉末在80℃的烘箱中烘干6小时。
步骤2：模压成形；采用直径为20mm的硬质合金模具，在模具内壁上预先涂覆一层硬脂酸以便于脱模。将TC4粉末和2A12粉末分别置于模具中进行压制成形，采用压制压力10MPa，保压时间30s，分别得到钛基体和铝基体压坯，所制备的基体厚度为15mm。
步骤3：钛基体烧结致密化；首先采用10℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃并保温90min；随后采用10℃/min的升温速率升至1400℃保温3.5h，随后以15℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到钛基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得钛基体的致密度为99.1％。
步骤4：铝基体预烧结；首先采用5℃/min的升温速率将温度从室温升至625℃并保温120min，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到铝基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得铝基体的强度为43MPa。
步骤5：连接前表面预处理；依次用600#、1000#、1500#和2000#水磨砂纸逐级打磨并用丝绒抛光布进行抛光，选择粒度为0.5μm的氧化铝为抛光剂，研磨抛光后获得无氧化物、表面光洁度为1μm的待连接面；最后，将抛光后的试样依次在丙酮和无水乙醇中各用超声波清洗10min以除去待连接面杂质，并将基体原料置于无水乙醇中备用。
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率升温至300℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至635℃保温120min，并在保温过程中加载2MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
本实施方式所得高性能钛/铝梯度材料，铝基体层室温拉伸强度高达217MPa，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度可达100MPa，比现有钛/铝直接扩散焊的界面结合强度(最大剪切强度为83MPa)高20％。
对比例1
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：步骤3：钛基体烧结致密化；首先采用10℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃并保温90min；随后采用10℃/min的升温速率升至1200℃保温4h，随后以15℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到钛基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得钛基体的致密度为96.3％。
对比例1所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为82MPa。
对比例2
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：步骤4：铝基体预烧结；首先采用5℃/min的升温速率将温度从室温升至650℃并保温120min，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到铝基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得铝基体的强度为72MPa。
对比例3所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为31MPa。
对比例3
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：
步骤3：钛基体烧结致密化；首先采用10℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃并保温90min；随后采用10℃/min的升温速率升至1200℃保温4h，随后以15℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到钛基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得钛基体的致密度为96.3％。
步骤4：铝基体预烧结；首先采用5℃/min的升温速率将温度从室温升至650℃并保温120min，随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温，得到铝基体。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa。所得铝基体的强度为72MPa。
对比例3所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为27MPa。
对比例4
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率升温至350℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至575℃保温120min，并在保温过程中加载4MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
对比例4所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为15MPa。
对比例5
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率升温至350℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至650℃保温120min，并在保温过程中加载4MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
对比例5所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为67MPa。
对比例6
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率直接升温至至600℃保温80min，并在保温过程中加载4MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
对比例6所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为21MPa。
对比例7
其他条件均同实施例1一致，不同之处在于：
步骤6：第二步粉末冶金烧结；首先采用10℃/min的升温速率升温至300℃并保温20min；后以5℃/min的升温速率升温至600℃保温270min，并在保温过程中加载4MPa的连接压力。随后以5℃/min的降温速率将温度降至300℃并保温20min，最后随炉冷至室温。在整个过程中，保持炉内的真空度小于5×10-3Pa，即获得高性能钛/铝梯度材料。
对比例7所得高性能钛/铝梯度材料，钛/铝梯度材料的界面室温抗拉强度仅为48MPa。
通过实施例和对比例可以看出，本发明所设计的各工艺参数为一个整体，只要其中一个参数不在本发明范围内，则达不到相应的效果。

Claims (10)

1.一种钛/铝梯度材料；其特征在于：所述钛/铝梯度材料包括钛基体层、铝基体层；所述钛基体层、铝基体层直接接触；所述钛基体层和铝基体层之间的界面抗拉强度大于等于100MPa。
2.根据权利要求1所述的一种钛/铝梯度材料；其特征在于：
钛基体层的材质为纯钛或钛合金；
铝基体层的材质为纯铝或铝合金。
3.根据权利要求2所述的一种钛/铝梯度材料；其特征在于：
所述钛合金选自TA×、TB×、TC×合金中的一种；
所述铝合金选自Al-Mg系合金、Al-Mn系合金、Al-Cu-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金、Al-Zn-Mg-Cu系合金中的至少一种。
4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述一种钛/铝梯度材料的方法；其特征在于；包括以下步骤：
步骤一
以钛基体粉末和铝基体粉末为原料，压制成形，分别得到钛基体压坯和铝基体压坯；
步骤二
将步骤一所得钛基体压坯在1250℃-1400℃进行烧结，得到钛基体；
将步骤一所得铝基体压坯在550℃-625℃进行烧结，得到铝基体；
步骤三
将步骤二所得钛基体与铝基体叠层后，在真空气氛下，首先采用5-15℃/min的升温速率升温至280-320℃，保温，然后以5-15℃/min的升温速率升温至600-635℃，保温120-210min，保温过程中加载1-10MPa压力；保温完成后以5-15℃/min的降温速率将温度降至280-320℃，保温，保温后随炉冷至室温。
5.根据权利要求4所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：所述钛基体粉末的粒度为45-58μm，所述铝基体粉末的粒度为10-58μm。
6.根据权利要求4所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，压制成形的压制压力为10-20MPa，保压时间为5-30s，压制所得钛基体压坯和铝基体压坯的厚度为1-15mm。
7.根据权利要求4所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中所得钛基体的致密度大于等于97％；
步骤二中所得铝基体的强度大于等于12MPa。
8.根据权利要求7所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中，将步骤一所得钛基体压坯在1250℃-1400℃进行烧结3-4h，得到钛基体；烧结时，控制压力为0-5MPa；
步骤二中，将步骤一所得铝基体压坯在550℃-625℃进行烧结2-4h，得到铝基体；烧结时，控制压力为0-5MPa。
9.根据权利要求4所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：
将步骤二所得钛基体与铝基体打磨至表面光洁度为0.1-3μm后，按钛基体/铝基体的方式叠层；
步骤三中，所述真空气氛的真空度为1-5×10-3Pa。
10.根据权利要求4所述的一种钛/铝梯度材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，将步骤二所得钛基体与铝基体叠层后，在真空气氛下，首先采用5-10℃/min的升温速率升温至290-310℃，保温15-30min，然后以5-10℃/min的升温速率升温至600-635℃，保温120-210min，保温过程中加载1-10MPa压力；保温完成后以5-15℃/min的降温速率将温度降至280-320℃，保温15-30min，保温后随炉冷至室温。
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