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申请/专利权人：重庆理工大学

摘要：本发明公开一种内外“双层”耦合增强TiAl基复合材料及其制备方法，所述复合材料包括内层增强结构和外层增强结构，内层增强结构由弥散分布在TiAl基体单元中的原位自生碳化物构成，外层增强结构由硼化物和碳化物混合形成的准连续网状增强结构构成。具体方法为分别称取高纯海绵钛、高纯铝、高纯铌、高纯碳颗粒为原料，利用真空感应熔炼制备TiAl合金棒料，以TiAl合金棒料作为等离子旋转物化电极制取C增强的TiAl球形粉末；将球形TiAl基复合粉末与高纯B4C粉和高纯碳粉放进球磨罐中进行低能球磨，利用放电等离子烧结制备获得TiAl基复合材料。本发明制备的TiAl基复合材料可代替镍基高温合金和钛合金应用于航空航天、军工等领域，满足其轻量化需求。

主权项：1.一种内外“双层”耦合增强TiAl基复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）按照原子百分比分别称取海绵钛、铝粉、铌粉、碳颗粒，利用真空感应熔炼炉制备TiAl合金铸锭，去除铸锭表面氧化皮、油污和杂质，获得TiAl合金棒料，以TiAl合金棒料作为电极材料放入等离子旋转物化制粉设备的旋转装夹上，在氩气气氛保护环境下，制取C增强的球形TiAl基复合粉末；（2）分别称取高纯B4C粉、碳粉和步骤（1）中的球形TiAl基复合粉末为原料，然后进行球磨混粉；（3）将步骤（2）中球磨好混合粉末放入石墨模具中，将模具放入放电等离子烧结炉中，在40～60MPa的压力下进行放电等离子烧结，放电等离子烧结温度为1150～1300℃，保温时间为5～30min；烧结完成后随炉冷却至室温，开炉后取出模具得到TiAl基复合材料；步骤（1）中C增强的TiAl球形粉末按原子百分比计，各组分的含量为40～50%的Al，2～10%的Nb，0～1%的C，和余量的Ti，且C含量不为0%；步骤（2）中各原料及其质量百分比含量为：0～10%的B4C粉、0～10%的碳粉和余量的C增强的球形TiAl基复合粉末，且B4C粉和碳粉的含量不能同时为0；等离子旋转物化制粉的条件为：在氩气气氛保护环境下，调整转速为15000～21000rpm，电流为1100～1500A，熔化速度为1.5～3.0mm·s-1，氩气正压0.05MPa；步骤（2）中球形TiAl基复合粉末的粒径分布分别为75μm、75~112μm、112~150μm、150~250μm和250μm几个等级，B4C粉粒径≤10μm，碳粉≤10μm。

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