[發明專利]碳化硅鈦基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610156171.2
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105734340A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 劉莉;王爽;邱晶;劉曉東;黃明明
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C32/00;C22C30/00;C22C29/00;C22C1/05
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明屬于冶金復合材料領域，尤其涉及一種碳化硅鈦基復合材料及其制備方法。

背景技術

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術，可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。

鈦被認為是一種稀有金屬，這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對豐富，在所有元素中居第十位。鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布于地殼及巖石圈之中。鈦亦同時存在于幾乎所有生物、巖石、水體及土壤中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法或亨特法，鈦最常見的化合物是二氧化鈦，可用于制造白色顏料。

鈦非常結實，能承受很高的壓力，但是制備純鈦的成本較高，現有技術的鈦基復合材料由于其他材料的加入而降低了鈦基復合材料的硬度，而且其拉伸強度和屈服強度也不高。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種碳化硅鈦基復合材料及其制備方法，該復合材料的顆粒分布均勻，拉伸強度和屈服強度增強，硬度高。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

碳化硅鈦基復合材料，含有以下質量百分含量的組分：石墨粉1～10%，鈷粉4～9%，硫化鋁5～6%，過氧化鈉7～9%，氧化鐵2～6%，氧化錫1～5%，碳化硅4～20%，羥丙基甲基纖維5～6%，尖晶石型錳酸鋰6～9%，磷酸鋯10～12%，其余為鈦粉。

作為優選，碳化硅鈦基復合材料，含有以下質量百分含量的組分，石墨粉5.5%，鈷粉6.5%，硫化鋁5.5%，過氧化鈉8%，氧化鐵4%，氧化錫3%，碳化硅12%，羥丙基甲基纖維5.5%，尖晶石型錳酸鋰7.5%，磷酸鋯11%，其余為鈦粉。

作為優選，碳化硅比重為3.23～3.24，顯微硬度為2840～2900kg/mm²。

碳化硅鈦基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將石墨粉，鈷粉，硫化鋁，過氧化鈉，氧化鐵，氧化錫，碳化硅，羥丙基甲基纖維，尖晶石型錳酸鋰，磷酸鋯，鈦粉混勻后，經過GB6003規定的200目篩，然后至少干混1～2h；

（2）在700～800MPa的壓力下壓制成型；

（3）燒結，燒結溫度為800～1200℃，燒結壓力為2～3MPa，保溫時間為30～40min；

（4）降溫冷卻。

作為優選，步驟（3）升溫速率為80～90℃/min。

作為優選，步驟（4）降溫速率為1.5℃/min。

原理：碳化硅可以大幅度細化基體組織，經過高溫分散后，使顆粒分布均勻，強度高，硬度高。

有益效果

本發明的布氏硬度為84～86，拉伸強度為269～275MPa，屈服強度為176～182MPa，因為碳化硅的加入可以大幅度細化基體組織，使顆粒分布均勻，拉伸強度和屈服強度增強，硬度高。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細介紹，但不局限于此。

實施例1

碳化硅鈦基復合材料，含有以下質量百分含量的組分：石墨粉1～10%，鈷粉4～9%，硫化鋁5～6%，過氧化鈉7～9%，氧化鐵2～6%，氧化錫1～5%，碳化硅4～20%，羥丙基甲基纖維5～6%，尖晶石型錳酸鋰6～9%，磷酸鋯10～12%，其余為鈦粉。

碳化硅鈦基復合材料，含有以下質量百分含量的組分，石墨粉5.5%，鈷粉6.5%，硫化鋁5.5%，過氧化鈉8%，氧化鐵4%，氧化錫3%，碳化硅12%，羥丙基甲基纖維5.5%，尖晶石型錳酸鋰7.5%，磷酸鋯11%，其余為鈦粉。

碳化硅比重為3.23～3.24，顯微硬度為2840～2900kg/mm²。

碳化硅鈦基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將石墨粉，鈷粉，硫化鋁，過氧化鈉，氧化鐵，氧化錫，碳化硅，羥丙基甲基纖維，尖晶石型錳酸鋰，磷酸鋯，鈦粉混勻后，經過GB6003規定的200目篩，然后至少干混1～2h；

（2）在700～800MPa的壓力下壓制成型；

（3）燒結，燒結溫度為800～1200℃，燒結壓力為2～3MPa，保溫時間為30～40min；

（4）降溫冷卻。

步驟（3）升溫速率為80～90℃/min。

步驟（4）降溫速率為1.5℃/min。

實施例2