一种多孔TiAl夹芯结构复合材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114603144A(43)申请公布日2022.06.10(21)申请号202210160072.7B22F3/11(2006.01)(22)申请日2022.02.22(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人李爱滨刘春凤郜闹闹赵飒张学习崔喜平钱明芳宋佳汶耿林(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师裴闪闪(51)Int.Cl.B22F7/04(2006.01)B22F3/14(2006.01)B22F3/26(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种多孔TiAl夹芯结构复合材料及其制备方法(57)摘要一种多孔TiAl夹芯结构复合材料及其制备方法。本发明属于TiAl基复合材料及其制备领域。本发明目的在于解决多孔TiAl材料强度不高而应用范围受限的技术问题。本发明的多孔TiAl夹芯结构复合材料从上至下依次为上面板层、第一Ti/Al界面扩散层、芯材、第二Ti/Al界面扩散层和下面板层，其中上、下面板层均为钛基板材，芯材为多孔TiAl合金。本发明的多孔TiAl夹芯结构复合材料通过烧结浸渗法直接制备而成，通过添加两侧钛面板以及形成芯材/面板界面的扩散连接大幅提高多孔TiAl材料的强度。以海绵钛为原料采用烧结浸渗法在热压烧结炉中直接制备出多孔TiAl夹芯结构复合材料，孔隙率高，且方法简单高效又成本低廉。CN114603144ACN114603144A权利要求书1/1页1.一种多孔TiAl夹芯结构复合材料，其特征在于，所述多孔TiAl夹芯结构复合材料从上至下依次为上面板层、第一Ti/Al界面扩散层、芯材、第二Ti/Al界面扩散层和下面板层，其中上、下面板层均为钛基板材，芯材为多孔TiAl合金。2.根据权利要求1所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料，其特征在于，所述钛基板材为纯钛板或钛合金板，所述上、下面板层厚度相同，均为0.5mm～5mm。3.根据权利要求1所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料，其特征在于，所述多孔TiAl合金的孔隙率为50.2％～76.6％，厚度为25mm～80mm。4.根据权利要求1所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料，其特征在于，所述第一界面扩散层厚度和第二界面扩散层厚度相同，均为1.9μm～18.5μm。5.如权利要求1‑4任意一项所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：步骤1、固态热压烧结：按钛基板材、铝板、不规则海绵钛粉、铝板和钛基板材的顺序依次层叠置于模具中，然后将模具放入真空热压烧结炉中进行真空热压烧结，在钛基板材和铝板的界面处生成第一Ti/Al界面扩散层和第二Ti/Al界面扩散层；步骤2、液态铝低温无压浸渗：无压条件下继续升温至660℃～680℃，并在该温度下保温20min～30min，形成Ti‑Al复合体；步骤3：高温造孔：继续升温至900℃～1250℃，并在该温度下保温2h～3h，形成多孔TiAl合金，从而得到多孔TiAl夹芯结构复合材料。6.根据权利要求5所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述不规则海绵钛粉的质量与两层铝板总质量的比为1：(0.56～1.69)。7.根据权利要求5所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述不规则海绵钛粉的粒径为60μm～120μm，所述铝板厚度为3mm～10mm。8.根据权利要求5所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述真空热压烧结的条件为：温度为600℃～640℃，压力为3MPa～5MPa，时间为0.5h～1h。9.根据权利要求5所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中无压条件下继续升温至670℃，并在该温度下保温25min。10.根据权利要求5所述的一种多孔TiAl夹芯结构复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中继续升温至1200℃，并在该温度下保温2h。2CN114603144A说明书1/3页一种多孔TiAl夹芯结构复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于TiAl基复合材料及其制备领域；具体涉及一种多孔TiAl夹芯结构复合材料及其制备方法。背景技术[0002]多孔TiAl金属间化合物是一种介于高温合金与陶瓷之间的多孔材料，兼具陶瓷和金属的优良性能，既可以应用于强腐蚀和强氧化等苛刻环境，也适用于隔热或散热的高温情况。为了增强多孔材料的强度，满足装备轻质结构要求较高的航空和船舶等领域的应用，有必要制备以多孔TiAl合金为芯材、以坚固致密金属为两侧面板的三明治结构复合材料。[0003]典型的三明治夹芯