CN110202867B - 一种Ti-Al-Nb层状复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种Ti‑Al‑Nb层状复合材料及其制备方法，属于合金材料制备技术领域。所述方法：一、Ti箔、Al箔和Nb箔的表面清洗；二、Ti箔和Al箔表面磁控溅射；三、高Nb‑TiAl合金和Ti2AlNb合金的结构设计和叠层；四、将洗好的Ti箔、Al箔、Nb箔和按照设计好的高Nb‑TiAl合金、Ti2AlNb合金结构进行叠层、包覆、制备预制件；五、低温热处理；六、中温退火；七、高温热压即得。本发明可以近成型板材等其它复杂形状的Ti‑Al‑Nb合金层状复合材料。

Description

一种Ti-Al-Nb层状复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料制备技术领域，具体涉及一种Ti-Al-Nb层状复合材料及其制备方法。
背景技术
TiAl基合金具有优异的高温性能，具有较高的比强度、比模量和较好的抗氧化性。合金化能进一步提高TiAl合金的高温性能，其中高Nb-TiAl合金是典型的代表，相比于普通TiAl合金，高Nb-TiAl基合金不仅能提高TiAl合金700℃以上的抗氧化性，还能使TiAl基合金的使用温度提高60～100℃。但是，TiAl合金存在的本征脆性，导致其室温塑韧性很低，并且成型加工困难，成型工艺复杂、成本高。如何提高TiAl合金的室温塑韧性和TiAl合金的成型直接影响着TiAl合金的未来应用前景。基于珍珠母、贝壳等生物的仿生层状材料是解决TiAl合金室温塑韧性低的一个有效办法。
发明内容
本发明的目的是为了解决TiAl合金的室温塑韧性低、TiAl合金的成型难和TiAl基合金的高温性能不理想的问题，提供一种Ti-Al-Nb层状复合材料及其制备方法，该方法利用箔冶金真空热压，能够原位生成所需的各种相和组合出需要的各种叠层结构，同时箔材极好的成型性，结合相应的钢模和石墨模具，能够在合成材料的时候近成型板材及波纹板等其它形状复杂的结构件，达到制备-成型近一体化的优势。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种Ti-Al-Nb层状复合材料，所述层状复合材料是由纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层三相复合的层状结构；所述高Nb-TiAl合金层由α2-Ti3Al和γ-TiAl两相组成，通过镀Nb的Ti箔和Al箔制备；所述Ti2AlNb合金层除包括O相外，还包括α2相和B2相中的一相或两相。
一种上述的Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤一：依次使用酒精和丙酮分别对Ti箔、Al箔和Nb箔超声清洗5～10min，去除表面的油污，然后利用5vol.％～15vol.％HF、100vol.％HF和5vol.％～15vol.％NaOH溶液分别对Ti箔、Nb箔和Al箔表面进行清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超声清洗2～5min后，吹干备用；
步骤二：Ti箔和Al箔表面的磁控溅射：在吹干后的部分Ti箔、Al箔表面进行磁控溅射，靶材为纯Nb靶或Nb基合金，通过控制磁控溅射的时间和功率来控制靶材合金元素的含量，制得合金元素分布均匀的Ti箔和Al箔；
步骤三：使用步骤一洗好的Ti箔、Al箔、Nb箔进行Ti2AlNb合金层的结构设计，具体为：原材料为Ti箔、Al箔、Nb箔，保证Ti箔数量为奇数；Al箔和Nb箔为偶数，且厚度相同，按照Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti的结构进行叠层，使用步骤二中磁控溅射后的Ti箔和Al箔进行高Nb-TiAl合金层的结构设计，具体为：采用Ti箔和Al箔为原材料，利用磁控溅射在Ti箔和Al箔表面镀Nb，镀Nb时保证只对箔材一面镀膜，另一面不镀膜，将单面镀Nb膜的Ti箔和Al箔交替叠层，叠层时同时保证没有镀膜的Ti箔面和Al箔面接触，制备出Ti2AlNb合金层和高Nb-TiAl合金层；
步骤四：将步骤三得到的Ti2AlNb合金层、高Nb-TiAl合金层和步骤一洗好的Nb箔进行叠层，得到Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb叠层，对叠层使用石墨纸进行包覆，并使用钢丝线固定住叠层，保证所有箔材的截面是相同的，制备出Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb层状复合材料预制件；所述叠层的一个周期叠层结构的叠层顺序为：Nb/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Nb；
步骤五：将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在520～550℃热压10～30min，施加40～80MPa压力；然后升温到600～660℃保温4～10h，施加10～30MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织；
步骤六：将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到800～880℃保温10～30h，施加30～60MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料；
步骤七：将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料升温到1200～1400℃，保温20～120min，施加40～80MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料。
本发明相对于现有技术的有益效果为：
一、本发明利用箔材良好的室温变形和成型性特征，能够近成型板材及其它形状复杂的结构件，避免了后续对板材的成型加工；
二、采用Nb、高Nb-TiAl合金、Ti2AlNb合金这种多相复合的结构，能充分发挥出各相层的作用，既能一定程度的提高复合材料的高温性能，也能较明显的提高材料的室温塑韧性，复合材料结构和性能上的深度，能够充分发挥出层状复合材料的作用；
三、箔冶金真空热压，利用箔材固相反应的方式合成需要的组织和结构，这样就能通过调整保温温度和保温时间来对相和组织进行准确的调控；
四、本发明的结构是叠层结构，而这个叠层结构的灵感是来源于珍珠母、贝壳等生物，这些生物本身的外壳结构就是多层结构，这样的多层结构能让生物既有一定的韧性，又有较好的强度。
附图说明
图1为层叠材料的结构示意图；
图2为复合板材经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/3h/40MPa的热压工艺后的电子背散射显微图像；
图3为图2中高Nb-TiAl合金层区域的的放大图；
图4为图2中Ti2AlNb层区域的的放大图；
图5为复合板材经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/20h/40MPa的热压工艺后的电子背散射显微图像。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种Ti-Al-Nb层状复合材料，所述层状复合材料是由纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层三相复合的层状结构；所述高Nb-TiAl合金层由α2-Ti3Al和γ-TiAl两相组成，通过镀Nb的Ti箔和Al箔制备，可以是全片层、近全片层、双态等组织；所述Ti2AlNb合金层除包括O相(Ti2AlNb相)外，还包括α2相(Ti3Al相)和B2相(β0-TiAl相)中的一相或两相，可以是板条、双态、等轴等组织形态中的一种。
本发明中，高Nb-TiAl合金层具有比普通TiAl合金更高的高温抗氧化性和高温强度，作为复合材料的增强层。Ti2AlNb合金层具有比Nb层更好的强度和比高Nb-TiAl合金层更好的塑韧性，在复合结构中同时起到一定的增韧和增强的作用。Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层厚度可调，可以调节复合材料的力学性能，得到最佳的性能匹配。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料，所述高Nb-TiAl合金层的原子化学计量比控制在Ti-(44～50)Al-(5～10)Nb。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料，所述Ti2AlNb合金层中，Nb的原子百分含量为12.5at.％～30at.％，例如Ti-22Al-20Nb-7Ta、Ti-22Al-27Nb等合金。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料，所述纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为以下三种情况之一：
(1)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1～2：8：8；
(2)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1:5.6～8：8；
(3)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1：8～16：8。
具体实施方式五：一种具体实施方式一至四任一具体实施方式所述的Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤一：依次使用酒精和丙酮分别对Ti箔、Al箔和Nb箔超声(2000W)清洗5～10min，去除表面的油污，然后利用5vol.％～15vol.％HF、100vol.％HF和5vol.％～15vol.％NaOH溶液分别对Ti箔、Nb箔和Al箔表面进行清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超声(2000W)清洗2～5min后，吹风机吹干备用；
步骤二：Ti箔和Al箔表面的磁控溅射：在吹干后的部分Ti箔、Al箔表面进行磁控溅射，靶材为纯Nb靶或Nb基合金，通过控制磁控溅射的时间和功率来控制靶材合金元素的含量，制得合金元素分布均匀的Ti箔和Al箔；所述磁控溅射的参数：电流为1.8～2.5A，功率为500～600W，充入Ar气保压为2Pa左右，磁控溅射时间为10～20h；
步骤三：使用步骤一洗好的Ti箔、Al箔、Nb箔进行Ti2AlNb合金层的结构设计，具体为：原材料为Ti箔、Al箔、Nb箔，保证Ti箔数量为奇数；Al箔和Nb箔为偶数，且厚度相同，按照Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti的结构进行叠层，使用步骤二中磁控溅射后的Ti箔和Al箔进行高Nb-TiAl合金层的结构设计，具体为：采用Ti箔和Al箔为原材料，利用磁控溅射在Ti箔和Al箔表面镀Nb，镀Nb时保证只对箔材一面镀膜，另一面不镀膜，将单面镀Nb膜的Ti箔和Al箔交替叠层，叠层时同时保证没有镀膜的Ti箔面和Al箔面接触(叠层的时候，将没有镀膜的Ti箔的那一面与没有镀膜的Al箔的一面接触，就是保证Ti和Al接触的一面都不能镀Nb)，制备出Ti2AlNb合金层和高Nb-TiAl合金层；
步骤四：将步骤三得到的Ti2AlNb合金层、高Nb-TiAl合金层和步骤一洗好的Nb箔进行叠层，得到Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb叠层，对叠层使用石墨纸进行包覆，并使用直径为0.1～0.2mm的钢丝线固定住叠层，保证所有箔材的截面是相同的，制备出Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb层状复合材料预制件；所述叠层的一个周期叠层结构的叠层顺序为：Nb/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Nb；通过调节叠层的预制体周期数为1～数十个周期，来控制叠层的厚度，复合材料的厚度可调；
步骤五：将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在520～550℃热压10～30min，施加40～80MPa压力；然后升温到600～660℃保温4～10h，施加10～30MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织；所述石墨模具的形状可以是长方体形，也可以是其他复杂的形状，这样就达到了成型板材或复杂结构件的目的；
步骤六：将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到800～880℃保温10～30h，施加30～60MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料；
步骤七：将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料升温到1200～1400℃，保温20～120min，施加40～80MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料。
本发明通过控制高温温度和保温时间来控制高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的组织，获得最佳组织匹配的Ti-Al-Nb层状复合材料，从而优化复合材料的性能。利用箔材成型性好的特点，最后成型的Ti-Al-Nb层状复合材料可以是板材或波纹板等其它带曲面的复杂结构件。
本发明中的高Nb-TiAl合金层是采用磁控溅射结合箔冶金的方法制备，即利用磁控溅射好Nb膜的Ti箔和Al箔叠层，可以镀纯Nb、Nb及其合金，能够准确控制合金元素Nb等的含量，同时能解决Nb扩散不均匀的问题。
本发明中热压分为三步进行，低温反应退火耗尽Al箔，避免高温Al液流出；中温退火使Ti箔反应完全，避免α-Ti和β-Ti的相转变，这是为了后续材料能尽可能的遗传原始Ti箔中的织构；最后的高温热压是为了获得需要的相和组织，并且能对材料起到致密化的作用。本发明的制备过程无污染，材料致密无缺陷。
具体实施方式七：具体实施方式六所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，步骤一中，所述Ti箔为TA1或TC4，厚度为20～50μm；所述Al箔为纯Al箔，厚度为10～50μm；所述Nb箔为纯Nb箔，厚度为20～50μm，Nb箔具有很好的耐高温性和塑韧性，作为该复合材料的韧性层和耐高温层。磁控溅射镀膜时，采用单面镀膜的方式，能保证后续Ti、Al箔材反应，镀膜厚度为2.5～5μm。
具体实施方式八：具体实施方式六所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，步骤五中，将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在520～550℃热压10～30min，施加40～80MPa压力；然后升温到630～660℃，保温4～6h，施加10～15MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织。
具体实施方式九：具体实施方式六所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，步骤六中，将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到850～880℃，保温15～25h，施加30～50MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状结构材料。
具体实施方式十：具体实施方式六所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，步骤七中，将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状结构材料升温到1250～1350℃，保温30～60min，施加40～60MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料。
实施例1：
一、依次使用酒精和丙酮分别对Ti箔、Al箔和Nb箔超声(2000W)清洗5min，去除表面的油污，然后利用10vol.％HF、100vol.％HF和10vol.％NaOH溶液分别对Ti箔、Nb箔和Al箔进行表面清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超声(2000W)清洗5min后，吹风机吹干备用。所述Ti箔的厚度为20μm，Al箔的厚度为18.5μm，Nb箔的厚度为25μm。
二、Ti箔和Al箔表面的磁控溅射：在洗好、烘干后的Ti箔、Al箔表面进行磁控溅射，可以采用纯Nb靶或者Nb基合金靶进行溅射，通过控制磁控溅射的时间来控制镀Nb等合金元素的含量，制得合金元素分布均匀的Ti箔和Al箔，Ti箔和Al箔的厚度分别为20μm和18.5μm，采用单面镀膜，厚度为3μm。
三、将步骤一洗好的Ti箔、Al箔、Nb箔和步骤二中磁控溅射后的Ti箔和Al箔分别进行Ti2AlNb合金和高Nb-TiAl合金结构设计；高Nb-TiAl合金按照Ti-45Al-7.5Nb～Ti-45Al-8Nb的原子化学计量比，Ti2AlNb合金按照Ti-22Al-25Nb的原子化学计量比，然后进行合金箔材叠层，制备出Ti2AlNb合金层和高Nb-TiAl合金层。
四、将步骤三得到的Ti2AlNb合金层、高Nb-TiAl合金层和步骤一洗好的Nb箔进行叠层，叠层顺序为从外到里依次为Nb箔、高Nb-TiAl合金层、Ti2AlNb合金层、高Nb-TiAl合金层、Nb箔，得到Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb叠层，然后利用石墨纸和直径为0.1mm钢丝线固定住叠层，保证所有叠层的截面是相同的，制备出Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb层状复合材料预制件。
五、将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在550℃热压15min，施加50MPa压力；然后升温到640℃保温7h，施加15MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织。
六、将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到865℃保温20h，施加40MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料；
七、将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料升温到1350℃，保温30min，施加60MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料，高Nb-TiAl合金层为全片层组织，Ti2AlNb合金层为双态组织。
本实施例步骤四中所述预制体的结构如图1所示，从图中可以看出Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb层状复合材料一个周期层的叠制顺序以及采用石墨纸包覆后钢丝线固定箔材的示意图。图2为复合板材经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/3h/40MPa的热压工艺后的电子背散射显微图像，从图2中可以看出复合板材界面平直、连接较好，没有孔洞裂纹等缺陷；图3和图4分别为图2的高Nb-TiAl合金层区域和Ti2AlNb合金层区域放大图。从图3中可以看出，经过该工艺后，高Nb-TiAl合金层区域主要由TiAl2、Ti3Al、TiAl组成；从图4中可以看出，经过该工艺后，Ti2AlNb层区域主要由TiAl2、Ti3Al、TiAl、Ti和Nb组成；图5为复合板材经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/20h/40MPa热压工艺后的电子背散射显微图像，从图中可以看出保温26h后，板材已基本由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成。

Claims (8)

1.一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述层状复合材料是由纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层三相复合的层状结构；所述高Nb-TiAl合金层由α2-Ti3Al和γ-TiAl两相组成，通过镀Nb的Ti箔和Al箔制备；所述Ti2AlNb合金层除包括O相外，还包括α2相和B2相中的一相或两相；所述方法步骤如下：
步骤一：依次使用酒精和丙酮分别对Ti箔、Al箔和Nb箔超声清洗5～10min，去除表面的油污，然后利用5vol.％～15vol.％HF、100vol.％HF和5vol.％～15vol.％NaOH溶液分别对Ti箔、Nb箔和Al箔表面进行清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超声清洗2～5min后，吹干备用；
步骤二：Ti箔和Al箔表面的磁控溅射：在吹干后的部分Ti箔、Al箔表面进行磁控溅射，靶材为纯Nb靶或Nb基合金，通过控制磁控溅射的时间和功率来控制靶材合金元素的含量，制得合金元素分布均匀的Ti箔和Al箔；
步骤三：使用步骤一洗好的Ti箔、Al箔、Nb箔进行Ti2AlNb合金层的结构设计，具体为：原材料为Ti箔、Al箔、Nb箔，保证Ti箔数量为奇数；Al箔和Nb箔为偶数，且厚度相同，按照Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti的结构进行叠层，使用步骤二中磁控溅射后的Ti箔和Al箔进行高Nb-TiAl合金层的结构设计，具体为：采用Ti箔和Al箔为原材料，利用磁控溅射在Ti箔和Al箔表面镀Nb，镀Nb时保证只对箔材一面镀膜，另一面不镀膜，将单面镀Nb膜的Ti箔和Al箔交替叠层，叠层时保证没有镀膜的Ti箔面和Al箔面接触，制备出Ti2AlNb合金层和高Nb-TiAl合金层；
步骤四：将步骤三得到的Ti2AlNb合金层、高Nb-TiAl合金层和步骤一洗好的Nb箔进行叠层，得到Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb叠层，对叠层使用石墨纸进行包覆，并使用钢丝线固定住叠层，保证所有箔材的截面是相同的，制备出Nb/高Nb-TiAl-Ti2AlNb-高Nb-TiAl/Nb层状复合材料预制件；所述叠层的一个周期叠层结构的叠层顺序为：Nb/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Ti-Al-Nb-Al-Ti-Al-Nb-Al-Ti/(镀Nb)Ti-Al(镀Nb)/Nb；
步骤五：将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在520～550℃热压10～30min，施加40～80MPa压力；然后升温到600～660℃保温4～10h，施加10～30MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织；
步骤六：将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到800～880℃保温10～30h，施加30～60MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料；
步骤七：将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状复合材料升温到1200～1400℃，保温20～120min，施加40～80MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述高Nb-TiAl合金层的原子化学计量比控制在Ti-(44～50)Al-(5～10)Nb。
3.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述Ti2AlNb合金层中，Nb的原子百分含量为12.5at.％～30at.％。
4.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为以下三种情况之一：
(1)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1～2：8：8；
(2)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1:5.6～8：8；
(3)控制纯Nb层、高Nb-TiAl合金层和Ti2AlNb合金层的厚度比为1：8～16：8。
5.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述Ti箔为TA1或TC4，厚度为20～50μm；所述Al箔为纯Al箔，厚度为10～50μm；所述Nb箔为纯Nb箔，厚度为20～50μm。
6.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：步骤五中，将步骤四制备的预制件装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空抽至1×10-3Pa以下，在520～550℃热压10～30min，施加40～80MPa压力；然后升温到630～660℃，保温4～6h，施加10～15MPa压力进行低温退火，获得由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织。
7.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：步骤六中，将步骤五得到的由Nb、Ti、TiAl3、Nb相组成的低温组织，升温到850～880℃，保温15～25h，施加30～50MPa压力，获得由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状结构材料。
8.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Nb层状复合材料的制备方法，其特征在于：步骤七中，将步骤六得到的由Nb、Ti3Al、TiAl、NbAl3、Ti相组成的层状结构材料升温到1250～1350℃，保温30～60min，施加40-60MPa压力，获得Ti-Al-Nb层状复合材料。
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