本發明(ming)涉及金屬(shu)基復(fu)合(he)材(cai)料制備(bei)領域，具體涉及到鈦基復(fu)合(he)材(cai)料的(de)熱處理(li)增塑工藝。

背景技術：

1、隨著航(hang)空航(hang)天技(ji)術的(de)迅(xun)猛發展，飛(fei)(fei)行器的(de)速度越(yue)(yue)來越(yue)(yue)快，對(dui)輕(qing)質、高強、耐熱(re)(re)合金(jin)材料的(de)需(xu)(xu)求(qiu)也越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大。高溫鈦(tai)合金(jin)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多地用于(yu)制造(zao)航(hang)空航(hang)天發動機和飛(fei)(fei)行器高溫熱(re)(re)端構件。然而傳(chuan)統的(de)高溫鈦(tai)合金(jin)存(cun)在“熱(re)(re)障”溫度，無法滿(man)足迅(xun)速發展的(de)航(hang)空航(hang)天領域(yu)的(de)需(xu)(xu)要。

2、鈦基復合(he)材料(liao)是指在(zai)鈦或鈦合(he)金(jin)基體中(zhong)加入高比(bi)模量、高強度(du)、高硬度(du)以及良(liang)好高溫性能(neng)增(zeng)強相(xiang)的(de)一(yi)種復合(he)材料(liao)，相(xiang)較于鈦合(he)金(jin)，鈦基復合(he)材料(liao)具有更高的(de)強度(du)，并且具有優異的(de)高溫性能(neng)和耐(nai)腐蝕性能(neng)。

3、現今，激光增(zeng)材(cai)制造技術具有成型速度(du)快(kuai)、生產周期短(duan)、精度(du)高，表(biao)面質量好、無(wu)需模具近凈成型等優(you)點，在航空(kong)航天領域中的發展前景越(yue)發明顯。然而，增(zeng)強相的添加在使強度(du)提(ti)高的同時往往伴(ban)隨著塑(su)性的降低(di)，這限制了鈦基復合材(cai)料的服(fu)役條(tiao)件。因此，如何(he)提(ti)高激光增(zeng)材(cai)制造鈦基復合材(cai)料的塑(su)性已然成為研(yan)究熱點。

4、授權號為cn114774818b的(de)(de)(de)(de)中(zhong)國發(fa)明專利公開了一(yi)種用(yong)于改善ti65合金鑄件組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)處理工(gong)藝(yi)(yi)，與傳(chuan)統熱(re)(re)處理相比，該(gai)發(fa)明工(gong)藝(yi)(yi)最終得到(dao)雙(shuang)態組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，其室溫延伸(shen)率較(jiao)傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)處理工(gong)藝(yi)(yi)大(da)幅提高(gao)。然(ran)而(er)由于制備工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)以及鈦合金與鈦基復(fu)合材料在微觀組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)與力學性能方面有較(jiao)大(da)差異，該(gai)熱(re)(re)處理工(gong)藝(yi)(yi)并(bing)不一(yi)定適用(yong)于激(ji)光增材制造(zao)近α鈦基復(fu)合材料。

5、文獻1“h.li,d.jia,z.yang,et?al.effect?of?heat?treatment?onmicrostructure?evolution?and?mechanical?properties?of?selective?laser?meltedti–6al–4v?and?tib/ti–6al–4v?composite:a?comparative?study[j].materialsscience?and?engineering?a,2021,801:140415.”采用激光增材(cai)制造技(ji)術制備了2vol.％tib/ti6al4v復合材(cai)料(liao)，通過熱處理使得(de)復合材(cai)料(liao)塑(su)性提高，然(ran)而強度卻(que)有一定下降。

6、綜上，目(mu)前改善激光增(zeng)材(cai)(cai)制造鈦(tai)基復合材(cai)(cai)料塑(su)性的(de)(de)(de)方法(fa)大多都(dou)是通過后(hou)續熱處(chu)理(li)進行(xing)的(de)(de)(de)，然而(er)塑(su)性的(de)(de)(de)提(ti)高往(wang)往(wang)伴(ban)隨著強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)降低，塑(su)性的(de)(de)(de)增(zeng)加量越多，其強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)降低就越顯著，如(ru)何能(neng)在(zai)強(qiang)度(du)損失小或不(bu)損失的(de)(de)(de)情況下顯著提(ti)高鈦(tai)基復合材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)塑(su)性成為本領(ling)域亟待解(jie)決(jue)的(de)(de)(de)問題。

技術實現思路

1、本(ben)發明的(de)(de)目的(de)(de)在于避免現有技術的(de)(de)不足提供一種能在強度損失(shi)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)基(ji)礎上，顯著提高鈦(tai)基(ji)復(fu)合材(cai)料塑(su)性的(de)(de)激光增(zeng)材(cai)制造(zao)近α鈦(tai)基(ji)復(fu)合材(cai)料的(de)(de)熱處理增(zeng)塑(su)方法。

2、為(wei)實現(xian)上述目的(de)(de)，本發明采(cai)取的(de)(de)技(ji)術方(fang)案為(wei)：一種激光增材制造近α鈦基(ji)復合(he)材料(liao)的(de)(de)熱處理增塑方(fang)法，包括以下步驟(zou)：

3、將真(zhen)空(kong)熱(re)處理爐(lu)加熱(re)至(zhi)(zhi)500～800℃，然后(hou)將近α鈦(tai)基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料試(shi)樣(yang)置于真(zhen)空(kong)熱(re)處理爐(lu)中，在真(zhen)空(kong)或氬氣(qi)環(huan)境下，以(yi)10～15℃/min的升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速率升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)至(zhi)(zhi)近α鈦(tai)基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料試(shi)樣(yang)β轉變溫(wen)(wen)度以(yi)下20～100℃的溫(wen)(wen)度，保(bao)溫(wen)(wen)0.5～2h后(hou)，將近α鈦(tai)基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料試(shi)樣(yang)出爐(lu)空(kong)冷直至(zhi)(zhi)室溫(wen)(wen)，即得到了熱(re)處理增(zeng)塑(su)后(hou)的近α鈦(tai)基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料；

4、所述的(de)(de)近α鈦(tai)(tai)(tai)基(ji)復(fu)合(he)材料(liao)是由激光增(zeng)材制造技(ji)術制備(bei)的(de)(de)具有(you)片(pian)層組(zu)織的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)基(ji)復(fu)合(he)材料(liao)，得到的(de)(de)熱處理(li)增(zeng)塑后的(de)(de)近α鈦(tai)(tai)(tai)基(ji)復(fu)合(he)材料(liao)的(de)(de)基(ji)體(ti)組(zu)織為(wei)等(deng)軸α和片(pian)層α的(de)(de)混(hun)合(he)組(zu)織，其中長(chang)徑比小于(yu)(yu)等(deng)于(yu)(yu)3為(wei)等(deng)軸α，長(chang)徑比大于(yu)(yu)3為(wei)片(pian)層α，等(deng)軸α的(de)(de)體(ti)積分數為(wei)25～40％。

5、進一(yi)步的，還包括所(suo)述(shu)熱處理增塑后的近(jin)α鈦基復合(he)材(cai)料的金相(xiang)試(shi)樣的制(zhi)備：

6、切取所述熱處理增塑(su)后的近α鈦基復(fu)合(he)材料(liao)試樣(yang)，并(bing)(bing)將切取的近α鈦基復(fu)合(he)材料(liao)試樣(yang)在240#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#砂(sha)紙上逐級打(da)磨，然后進(jin)行拋光(guang)后，再置于(yu)無水乙醇超聲清洗5～15min并(bing)(bing)吹干，保證表(biao)面無污物及(ji)水漬，即獲得(de)表(biao)面光(guang)潔的熱處理增塑(su)后的近α鈦基復(fu)合(he)材料(liao)的金相試樣(yang)，用于(yu)觀察近α鈦基復(fu)合(he)材料(liao)試樣(yang)的微(wei)觀組織。

7、進一步的，所述金相試樣(yang)是長(chang)、寬、高(gao)尺(chi)寸為3～15mm的塊狀(zhuang)試樣(yang)。

8、進一步的，所(suo)(suo)述的真空環(huan)境(jing)是指：所(suo)(suo)述熱處理爐的真空度小于(yu)等于(yu)500pa；所(suo)(suo)述的氬(ya)氣(qi)環(huan)境(jing)是指：往真空環(huan)境(jing)中通(tong)入氬(ya)氣(qi)至爐內氣(qi)壓達到1atm，并控制(zhi)氬(ya)氣(qi)流(liu)量(liang)為(wei)1～2l/min。

9、進(jin)一步的，所述近α鈦基(ji)復合材料試(shi)樣為(wei)塊狀(zhuang)試(shi)樣，塊狀(zhuang)試(shi)樣的長(chang)度(du)為(wei)50～100mm，寬度(du)為(wei)10～40mm，高(gao)度(du)為(wei)10～40mm。

10、進一步的(de)(de)，所述(shu)的(de)(de)近α鈦基復(fu)合材(cai)(cai)料的(de)(de)增(zeng)強相為b4c，增(zeng)強相的(de)(de)質量分數為0.05～0.4wt.％；近α鈦基復(fu)合材(cai)(cai)料的(de)(de)鈦合金基體為ti6242或ti65或ti55合金。

11、進(jin)一(yi)步(bu)的，所(suo)述的近(jin)α鈦基復合材料為(wei)0.2wt.％b4c/ti65，β轉變溫度為(wei)1110℃。

12、進一(yi)步的(de)，所述(shu)近(jin)α鈦基復合(he)材料為0.2wt.％b4c/ti65的(de)熱(re)處(chu)理增塑方法為：

13、將(jiang)真(zhen)空(kong)(kong)熱(re)處理(li)(li)爐(lu)加熱(re)至800℃，然(ran)后將(jiang)近α鈦基(ji)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料試樣(yang)置(zhi)于(yu)真(zhen)空(kong)(kong)熱(re)處理(li)(li)爐(lu)中，在真(zhen)空(kong)(kong)或氬氣環境下，以(yi)10℃/min的(de)升溫速率(lv)升溫至1025～1075℃，保溫1h后，將(jiang)近α鈦基(ji)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料試樣(yang)出爐(lu)空(kong)(kong)冷直至室溫，即得到(dao)了熱(re)處理(li)(li)增塑后的(de)近α鈦基(ji)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料。

14、本發明(ming)(ming)的(de)(de)(de)有(you)(you)益效果是：本發明(ming)(ming)與傳(chuan)統熱(re)處理(li)(li)相(xiang)比，本發明(ming)(ming)基于ti-c相(xiang)圖進行高(gao)溫熱(re)處理(li)(li)，使(shi)得tic增強(qiang)(qiang)相(xiang)溶解(jie)，c重新固溶于基體(ti)中提(ti)高(gao)了固溶強(qiang)(qiang)化作(zuo)用，有(you)(you)利于強(qiang)(qiang)度的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，能緩解(jie)基體(ti)組織粗大引起的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度下降。能在極限抗拉強(qiang)(qiang)度損(sun)失4～7％的(de)(de)(de)情況下，使(shi)復(fu)合材料(liao)的(de)(de)(de)室溫延伸率提(ti)高(gao)115％～135％。實(shi)現了激光增材制造(zao)近α鈦基復(fu)合材料(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)塑性(xing)匹配。

1.一(yi)種激光增材制(zhi)造近α鈦基復合材料(liao)的(de)熱處理增塑方法，其特(te)征(zheng)在于(yu)，包括以下步驟：

2.如權利要求1所(suo)述的(de)激(ji)光增(zeng)(zeng)材(cai)制造近α鈦基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)熱處(chu)理增(zeng)(zeng)塑(su)方(fang)法，其特征在于(yu)，還包括(kuo)所(suo)述熱處(chu)理增(zeng)(zeng)塑(su)后的(de)近α鈦基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)金相試樣的(de)制備：

3.如權利要求4所(suo)述的(de)激(ji)光增(zeng)材制(zhi)造近α鈦基復合材料的(de)熱(re)處理(li)增(zeng)塑方法，其特(te)征在(zai)于，所(suo)述金(jin)相試樣(yang)是長、寬、高尺寸為3～15mm的(de)塊狀試樣(yang)。

4.如權利要求(qiu)1所(suo)述的激光增材(cai)制造(zao)近α鈦(tai)基復合材(cai)料的熱(re)處(chu)理(li)增塑方法，其特征(zheng)在于，所(suo)述的真(zhen)空環境(jing)是(shi)指：所(suo)述熱(re)處(chu)理(li)爐(lu)的真(zhen)空度(du)小于等(deng)于500pa；所(suo)述的氬氣環境(jing)是(shi)指：往真(zhen)空環境(jing)中通入氬氣至爐(lu)內氣壓達到(dao)1atm，并(bing)控制氬氣流量為1～2l/min。

5.如權(quan)利要求1所(suo)述的(de)激光增材(cai)制造近α鈦(tai)基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)的(de)熱處理增塑(su)方法，其特(te)征在(zai)于，所(suo)述近α鈦(tai)基(ji)復合(he)材(cai)料(liao)試樣為(wei)塊(kuai)狀(zhuang)試樣，塊(kuai)狀(zhuang)試樣的(de)長度(du)為(wei)50～100mm，寬(kuan)度(du)為(wei)10～40mm，高度(du)為(wei)10～40mm。

6.如權利要求1-5任一項所述(shu)(shu)的(de)激(ji)光增材(cai)制造近(jin)α鈦基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)熱處理增塑方法，其特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)(shu)的(de)近(jin)α鈦基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)增強(qiang)相(xiang)為b4c，增強(qiang)相(xiang)的(de)質量分數為0.05～0.4wt.％；近(jin)α鈦基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)鈦合(he)金(jin)基體為ti6242或(huo)ti65或(huo)ti55合(he)金(jin)。

7.如權利要求6所(suo)述(shu)的激光增材制造(zao)近α鈦(tai)(tai)基(ji)復合材料的熱處理增塑(su)方法(fa)，其特(te)征在于，所(suo)述(shu)的近α鈦(tai)(tai)基(ji)復合材料為0.2wt.％b4c/ti65，β轉變溫度為1110℃。

8.如權利(li)要求7所述的激光增材(cai)(cai)制(zhi)造近α鈦基復合材(cai)(cai)料的熱處理(li)增塑方法(fa)，其特(te)征在于，所述近α鈦基復合材(cai)(cai)料為0.2wt.％b4c/ti65的熱處理(li)增塑方法(fa)為：