增强TiAl金属间化合物性能的方法
【专利摘要】一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，通过将铸造TiAl粉碎、球磨、过筛，得到TiAl细粉，然后在TiAl细粉中加入摩尔量为1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的总质量与TiAl细粉、Si粉和C粉的总质量之比不超过30%，然后进行机械合金化，所得的复合粉末经1000-1500℃，5-15MPa热压烧结2-3hr得到SiC增强TiAl复合材料，所得复合材料具有组织均匀，强度提高，工艺稳定等特点，适用于工业规模。
【专利说明】增强T i AI金属间化合物性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于提高TiAl强度的【技术领域】，具体涉及TiAl金属间化合物的增强方法。【背景技术】
[0002]TiAl是一种新兴的金属化合物结构材料，它具有密度低，比强度高等特点；在较高温时仍可以保持一定的强度和刚度，而且还具有良好的抗蠕变及抗氧化能力，因而该材料是航天、航空及汽车用发动机耐热结构件极具竞争力的材料之一。
[0003]虽然TiAl有许多优点，并在技术上取得了许多重要突破，但仍有许多性能方面的问题需要解决，比如TiAl对于1000°C以上使用的高温部件具有相对较低的高温强度，拉伸强度、塑性与断裂/蠕变抗力具有相反关系等，所以应用受到一定限制。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有铸造TiAl组织偏析，不均匀和强度较低等不足，而提供一种在TiAl粉中加入C元素粉和Si元素粉的方法，获得原位SiC增强TiAl复合材料。
[0005]本发明的技术方案是:一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:通过将铸造TiAl粉碎、球磨、过筛，得到TiAl细粉，然后在其中加入摩尔量为1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的总质量与TiAl细粉、Si粉和C粉的总质量之比不超过30%，然后进行机械合金化，所得的复合粉末经1000-1500 0C，5-15 MPa热压烧结2_3 hr得到SiC增强TiAl复合材料。
[0006]所述粉碎过程分为三级，粉碎时间为10-15 hr。
`[0007]所述球磨的时间为60-80 hr。
[0008]所述过筛的筛子目数为200目。
[0009]所述机械合金化的时间为60-80 hr ο
[0010]本发明的有益效果:通过利用TiAl粉末和原位生成SiC的方法制成的复合材料具有组织均匀，强度提高，工艺稳定等特点，适用于工业规模。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
铸造TiAl 5kg，经过颚式破碎机破碎10hr，破碎过程分为三级，并过80目筛子，获得TiAl粉末；将TiAl粉末进行球磨70hr，然后再过筛200目，获得TiAl细粉；将TiAl细粉，
0.375kg C粉，0.875kg Si粉混合均匀，进行高能机械合金化72hr，得到复合粉；将复合粉经过1000-1500°C，10MPa热压烧结，得到原位SiC增强TiAl复合材料。拉伸强度由原来400MPa提高到450MPa，断裂韧性提高10%，脆性改善。
[0012]实施例2
铸造TiAl 5 kg，经过颚式破碎机破碎12 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为72 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.225 kg C粉和0.525 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为72 hr。将所得合金粉末在压力为12MPa，1200°C热压烧结2.5 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0013]该复合材料拉伸强度由原来400MPa提高到440MPa，断裂韧性提高10%，脆性改善。
[0014]实施例3
铸造TiAl 4 kg，经过颚式破碎机破碎10 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为70 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.3 kg C粉和0.7 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为70 hr。将所得合金粉末在压力为10 MPa, 1200°C热压烧结2.0 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0015]该复合材料拉伸强度由原来400 MPa提高到500 MPa,断裂韧性提高10%，脆性改
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[0016]实施例4
铸造TiAl 4 kg，经过颚式破碎机破碎11 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为80 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.12 kg C粉和0.28 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为80 hr。将所得合金粉末在压力为10 MPa,1200°C热压烧结2.0 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0017]该复合材料拉伸强度由原来400 MPa提高到440 MPa,断裂韧性提高10%，脆性改
善 ο
[0018]实施例5
铸造TiAl 4 kg，经过颚式破碎机破碎13 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为80 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.24 kg C粉和0.56 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为80 hr。将所得合金粉末在压力为10 MPa,1200°C热压烧结2.0 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0019]该复合材料拉伸强度由原来400 MPa提高到480 MPa,断裂韧性提高10%，脆性改善ο
[0020]实施例6
铸造TiAl 4.5 kg，经过颚式破碎机破碎14 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为72 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.36 kg C粉和0.84 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为75 hr。将所得合金粉末在压力为10 MPa,1500°C热压烧结2.5 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0021 ] 该复合材料拉伸强度由原来400 MPa提高到440 MPa,断裂韧性提高10%，脆性改
善 ο
[0022]实施例7
铸造TiAl 4.5 kg，经过颚式破碎机破碎15 hr,并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为65 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.27 kg C粉和0.63 kgSi粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为70 hr。将所得合金粉末在压力13 MPa,1100°C热压烧结3 hr，获得SiC增强TiAl复合材料。
[0023]该复合材料拉伸强度由原来400MPa提高到450MPa，断裂韧性提高10%，脆性改善。
[0024]实施例8铸造TiAl 5 kg，经过颚式破碎机破碎10hr，并过80目筛子。将以上粉末进行球磨，研磨时间为78 hr,并过200目筛子。将所得TiAl细粉，及0.315 kg C粉和0.735 kg Si粉均匀混合，然后进行高能机械合金化，时间为70 hr。将所得合金粉末在压力为14 MPa,1000°C热压烧结2 hr,获得SiC增强TiAl复合材料。
[0025]该复合材料拉伸强度由原来400 MPa提高到440 MPa,断裂韧性提高10%，脆性改
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【权利要求】
1.一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:通过将铸造TiAl合金粉碎、球磨、过筛，得到TiAl细粉，然后在TiAl细粉中加入摩尔量为1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的总质量与TiAl细粉、Si粉和C粉的总质量之比不超过30%，然后进行机械合金化，所得的复合粉末经1000-1500 V，5-15 MPa热压烧结2_3 hr得到SiC增强TiAl复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:所述粉碎过程分为三级，粉碎时间为10-15 hr。
3.根据权利要求1所述的一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:所述球磨的时间为60-80 hr ο
4.根据权利要求1所述的一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:所述过筛的筛子目数为200目。
5.根据权利要求1所述的一种增强TiAl金属间化合物性能的方法，其特征在于:所述机械合金化的时间为60-80 hr `ο
【文档编号】C22C32/00GK103627947SQ201310507741
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】张小立, 徐向俊, 郭建, 穆云超, 刘 英, 张瑞杰 申请人:中原工学院