颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110819841A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201810890784.8(22)申请日2018.08.07(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人李成鑫朱和国张恒(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人刘海霞(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C32/00(2006.01)C22C19/03(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法(57)摘要本发明公开了一种颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法，包括以下步骤：制反应试样；装样：将压坯试样装入反应装置；抽真空；电弧引燃，反应合成，熔化致密成型，出炉：在真空电弧熔炼炉中炉冷后，得到颗粒增强NiAl基复合材料。本发明采用原位反应技术合成颗粒增强NiAl基复合材料，并加热使热爆后的材料熔化致密，由于反应过程短，电弧引发的高热量可有效净化基体，随后熔炼过程提高反应产物致密度以及颗粒分布的均匀性，样品致密度可提高10％-20％，显微硬度最高可提高30％-40％，压缩性能提升30％-40％，大大改善材料的力学性能。CN110819841ACN110819841A权利要求书1/1页1.颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制反应试样：根据所选的反应体系和设定的体积分数的要求，将各粉体进行球磨混合，干燥，挤压成坯，制得反应试样；(2)装样抽真空：将试样置入真空电弧熔炼炉后，抽真空；(3)反应合成：通过电弧引燃试样，发生热爆反应；(4)熔铸致密：继续加热使试样熔化致密，正反面各熔炼一次，搅拌使增强体均匀分布在基体中；(5)出炉：在真空电弧炉中炉冷后，取出反应试样得到颗粒增强NiAl基复合材料。2.根据权利要求1所述的原位合成法，其特征在于，步骤(1)中，球磨时，球粉比为5:1，转速为250～300p.r.m，干燥时间为2～3h，压坯时使用的压力为100～150Mpa。3.根据权利要求1所述的原位合成法，其特征在于，步骤(2)中，抽真空至10－4～10－3Pa。4.根据权利要求1所述的原位合成法，其特征在于，步骤(4)中，每次熔炼时间为3～5min。2CN110819841A说明书1/4页颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法技术领域[0001]本发明属于合金材料制备技术领域，涉及一种颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法。背景技术[0002]现有的NiAl基复合材料通常采用自蔓延高温合成法或热压法制备。文献1通过自蔓延高温合成TiC-NiAl复合材料，由于燃烧反应较为剧烈，导致颗粒聚集于基体晶粒交界处，造成试样局部应力集中。尽管采取致密化工艺，但仍有孔洞存在，致密度仅为2.98g/cm3，抗压强度仅为321.7Mpa，压缩性能低。(李军库，兰州理工大学，2009.04.27)。文献2采用热压法制备NiAl合金基原位复合材料，虽然增强体分布较为均匀，但是复合材料不完全致密，孔隙的存在损害了其力学性能，抗压强度最高仅为310.9Mpa，需要二次加工，大大降低了工作效率(鲁玉祥，航空材料学报，1999.6Vol.19，No.2)。[0003]原位合成技术的基本原理是依靠合金成分设计，利用不同元素或物质之间在一定条件下可以发生化学反应的特点，在金属基体内加入能发生化学反应的增强体相(如TiC、TiO2、ZrO2、TiB2和Al2O3等)，经加热后，元素间发生化学反应，在基体内部生成一种或几种陶瓷相颗粒或金属间化合物，生成的新复合材料会具备基体与增强体的诸多特性，可以起到改善单一金属基体性能的目的。使用原位合成法合成复合材料时，生成的增强体都属于内生型增强体(即增强体的形核以及晶粒长大的过程都是在金属基体内部完成的)，因此基体和增强体之间的结合情况，以及相溶性都比较好。由于增强体在基体的内部形成，在形核、晶粒长大等过程中与基体原子会产生相互作用，生成的增强体颗粒尺寸较小；而内生型增强体表面纯净、无污染。[0004]同时，采用原位合成法制备复合材料时，可省去对增强体进行预处理这道工序，简化了制备复合材料的工序，降低了生产、制备成本，而对增强体的预处理是极其复杂的一道工序。克服了传统复合材料制备方法(如喷射成型法、模压铸造、流变铸造和混砂铸造等)烧结技术的工艺温度高、耗能大及成本过高，复合材料中的增强体颗粒尺寸粗大、热力学性能不够稳定、界面结合强度低等诸多致命缺点。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种颗粒增强NiAl基复合材料的原位合成法。该方法采用原位反应技术合成颗粒增强NiAl基复合材料，并加热使热爆后的材料熔化致