西北工业大学胡锐获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种仿生互穿Ti2AlNb/TiAl基复合材料的制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116921697B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310917203.6,技术领域涉及:B22F10/28;该发明授权一种仿生互穿Ti2AlNb/TiAl基复合材料的制备方法是由胡锐;邹航;周咪;李劲光;刘鑫鑫;高子彤;黄启亮;罗贤设计研发完成,并于2023-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种仿生互穿Ti2AlNb/TiAl基复合材料的制备方法在说明书摘要公布了:提供一种仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料的制备方法,属于钛铝金属间化合物基复合材料制备技术领域。该方法利用选区激光熔化工艺增材制造三维连续结构的Ti2AlNb增强体骨架,以弱化传统纤维增强复合材料、层叠材料的力学性能各向异性,获得多方向上强度与塑韧性良好匹配;操作更为方便,效率大幅度提高,并能有效控制增强体的体积分数与增强体在基体中的排布,实现了增强体和基体的三维互通。然后通过热压烧结制备出具有优异强度、塑性、韧性组合的仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料,为突破TiAl在航天动力系统热端部件的应用瓶颈提供新途径。
本发明授权一种仿生互穿Ti2AlNb/TiAl基复合材料的制备方法在权利要求书中公布了:1.一种仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料的制备方法,其特征在于: 用于选区激光熔化成形的Ti2AlNb增强体由22~25at.%的Al和20~30at.%的Nb,余量为Ti组成;TiAl基体由45~48at.%的Al、1~3at.%的Cr和2~5at.%的Nb,余量为Ti组成;上述组份均为原子百分比组成; 制备仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料的方法具体分为两部分: (一)三维连续结构Ti2AlNb增强体的选区激光熔化制备,具体过程为: 步骤1:粉末制备及预处理 根据上述合金成分称量原料,将称量的原料混合均匀后熔炼成母合金铸锭,将得到的母合金铸锭加工成直合金棒材,然后通过等离子旋转电极雾化法制备成Ti2AlNb合金粉末,将粉末干燥后备用; 步骤2:建立三维模型 首先,用UnigraphicsNX软件构建三维连续结构Ti2AlNb增强体的stl模型文件,然后将其导入MaterialiseMagics软件中进行切片处理,将确定的三维模型具体参数导入MlabcusingR设备中; 步骤3:铺粉及成形缸中气氛处理 对基板进行喷砂处理;首先向可升降的供粉缸中装填Ti2AlNb合金粉末;然后对设备成形缸抽真空而使成形缸中气氛达到要求; 步骤4:设置成形工艺参数 选区激光熔化成形工艺参数包括激光功率、扫描速度、扫描间距和铺粉层厚; 步骤5:选区激光熔化成形 设置好成形工艺参数后,每铺完一层粉,激光束根据三维模型的切片数据进行选区熔化;然后成形缸中基板下降一个层厚的高度,刮刀再次进行铺粉,激光重新将新铺的粉末选区熔化,该过程一直重复到试样成形结束; 待试样冷却后,将试样从基板上面切割下来,超声清洗后干燥备用,完成三维连续结构Ti2AlNb增强体的选区激光熔化制备; (二)仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料的制备,具体过程为: 步骤6:复合材料中增强体体积分数的设计 基于步骤2三维模型,理论计算得到的增强体体积分数为10~30vol.%; 步骤7:粉末装填及冷压 将制备得到的三维连续结构Ti2AlNb骨架置于圆柱状石墨模具中,根据增强相的体积分数计算出填满三维连续结构间隙所需要TiAl合金粉末的体积,然后利用m=ρ×(πr2×h-Vr)公式即可计算出热压烧结所需TiAl合金粉末的质量,将称量好的TiAl合金粉末装填至模具中,对其进行冷压,制得仿生互穿Ti2AlNbTiAl粉体压坯; 公式m=ρ×(πr2×h-Vr)中,m—TiAl合金粉末的质量g;ρ—TiAl合金的密度gcm3;r—所用模具的半径mm;h—三维连续结构Ti2AlNb增强体的高度mm;Vr—增强体的体积分数; 步骤8:热压烧结过程 将仿生互穿Ti2AlNbTiAl压坯在1050~1250℃、45MPa压力下真空烧结1h;热压烧结过程结束后,样品随炉冷却降至室温,即可制备出直径为50mm、高为10mm的仿生互穿Ti2AlNbTiAl基复合材料。
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