专利名称：TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料的 制备方法。
背景技术：
原位自生钛基复合材料具有较高的比强度，比刚度，抗腐蚀以及各项同性等一系列优异的性能，在航空航天、汽车工业等领域有非常广阔的应用前景。近几年，国内外关于原位自生钛基复合材料方面的关键研究问题，逐渐从材料设计问题转变到材料成形、性能提高及应用等问题上来。板材轧制是作为材料成形的手段提高自生钛基复合材料性能扩大其应用领域的重要途径。现有的原位自生钛基复合材料板材(TiC/Ti-6Al-4V复合材料板材)工艺复杂，工艺复杂的板材制备方法必然提高钛基复合材料板材制备成本，这在一定程度上限制了其规模化应用。
发明内容
本发明是为了解决现有TiC/Ti-6Al_4V复合材料板材工艺复杂，成本较高的技术问题，提供了一种TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法。TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材的方法如下一、按TiC颗粒增强Ti-6A1_4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3% 30%,Ti-6Al-4V体积百分比为70% 97%计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；三、将方形坯料放入加热炉中加热到900°C 1150°C并保温0. 2 2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为200T 800T、轧制温度为900°C 1150°C、轧制速度为0. lm/s 3m/s、道次变形量为10% 40%，方形坯料经I道次轧制后，然后再在900。。 1150°C保温5分钟 70分钟；四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料3 10道次，轧制总变形量为40% 98%，然后在500°C 700°C保温Ih 6h，随炉冷却至室温，得到I 4mm厚TiC增强Ti_6Al_4V复合材料板材。本发明制备的TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材不仅制备工艺简单，成本低，而且力学性能优异，室温强度可达1289MPa，室温延伸率为5% 10%，600°C强度可达602MPa，600°C延伸率为13% 26%。
图I是实验二制备的TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的显微组织形貌图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材的方法如下一、按TiC颗粒增强Ti-6A1_4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3% 30%,Ti-6Al-4V体积百分比为70% 97%计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；三、将方形坯料放入加热炉中加热到900°C 1150°C并保温0. 2 2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为200T 800T、轧制温度为900°C 1150°C、轧制速度为0. lm/s 3m/s、道次变形量为10% 40%，方形坯料经I道次轧制后，然后再在900。。 1150°C保温5分钟 70分钟； 四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料3 10道次，轧制总变形量为40% 98%，然后在500°C 700°C保温Ih 6h，随炉冷却至室温，得到I 4mm厚TiC增强Ti_6Al_4V复合材料板材。本实施方式制备的TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材不仅制备工艺简单，成本低，而且力学性能优异，室温强度可达1289MPa，室温延伸率为5% 10%，60(TC强度可达602MPa，600°C延伸率为 13% 26%。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为4% 25%。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为5%。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中将方形坯料放入加热炉中加热到100(TC并保温I小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中轧制压力为500T。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤三中轧制温度为1000°C。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤三中轧制速度为lm/s。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤三中道次变形量为30%。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤四中按照步骤三的步骤轧制方形坯料5道次。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤四中轧制总变形量为50%。其它与具体实施方式
一至五之一相同。采用下述实验验证本发明的效果实验一
TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材的方法如下一、按TiC颗粒增强Ti-6A1_4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3 %、Ti-6A1-4V体积百分比为97%计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；三、将方形坯料放入加热炉中加热到900°C并保温0. 2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为800T、轧制温度为900°C、轧制速度为0. lm/s、道次变形量为10%，方形坯料经I道次轧制后，然后再在90(TC保温5分钟；四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料5道次，轧制总变形量为40%，然后在500°C保温lh，随炉冷却至室温，得到3mm厚TiC增强Ti_6Al_4V复合材料板材。实验二TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法如下一、按TiC颗粒增强Ti-6A1_4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为5 %、Ti-6A1-4V体积百分比为95%计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；三、将方形坯料放入加热炉中加热到1000°C并保温I小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为500T、轧制温度为1000°C、轧制速度为lm/s、道次变形量为20%，方形坯料经I道次轧制后，然后再在KKKTC保温30分钟；四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料5道次，轧制总变形量为70%，然后在600°C保温3h，随炉冷却至室温，得到2mm厚TiC增强Ti_6Al_4V复合材料板材。由图I看出TiC颗粒均匀分布。实验二制备的TiC增强Ti-6A1_4V复合材料板材的力学性能如下表表I
权利要求
1.TiC增强的方法，其特征在于TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法如下 一、按TiC颗粒增强Ti-6A1-4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3% 30%、Ti-6A1-4V体积百分比为70% 97%计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块； ニ、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料； 三、将方形坯料放入加热炉中加热到900°C 1150°C并保温O.2 2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为200T 800T、轧制温度为900で 1150°C、轧制速度为O. lm/s 3m/s、道次变形量为10% 40%,方形还料经I道次轧制后,然后再在900°C 1150°C保温5分钟 70分钟； 四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料3 10道次，轧制总变形量为40% 98%，然后在500°C 700°C保温Ih 6h，随炉冷却至室温，得到I 4mm厚TiC增强Ti_6Al_4V复合材料板材。
2.根据权利要求I所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为4% 25 %。
3.根据权利要求I所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为5%。
4.根据权利要求I所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤三中将方形坯料放入加热炉中加热到1000°C并保温I小时后，将方形坯料放到热轧机上进行车L制。
5.根据权利要求I所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤三中轧制压カ为500T。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤三中轧制温度为1000°C。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤三中轧制速度为lm/s。
8.根据权利要求1、2、3、4或5所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤三中道次变形量为30%。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤四中按照步骤三的步骤轧制方形坯料5道次。
10.根据权利要求1、2、3、4或5所述TiC增强Ti-6A1-4V复合材料板材的方法，其特征在于步骤四中轧制总变形量为50%。
全文摘要
TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法，它涉及一种复合材料的制备方法。本发明解决了现有TiC/Ti-6Al-4V复合材料板材工艺复杂，成本较高的技术问题。本方法如下一、按复合材料板材中TiC颗粒和Ti-6Al-4V合金的体积百分比称取所需要的海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后先将C粉与海绵钛压制成预制块，再将其与其它材料一起熔炼，得到TiC增强Ti-6Al-4V复合材料铸锭，再在铸锭上切取方形坯料，方形坯料在轧制温度进行热处理后，经多道次轧制后得到TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材。本发明制备的TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材不仅制备工艺简单，成本低，而且力学性能优异，室温强度可达1289MPa，室温延伸率为5％～10％，600℃强度可达602MPa，600℃延伸率为13％～26％。
文档编号B21B1/02GK102671936SQ20121016419
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者丛岩, 孔凡涛, 张长江, 徐丽娟, 徐国俊, 肖树龙, 葛伟, 邓宁嘉, 陈玉勇 申请人:南京宝泰特种材料股份有限公司, 哈尔滨工业大学