[發(fā)明專利]鈦基復(fù)合材料及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610387948.6
• 申請日: 2016-06-02
• 公開（公告）號: CN107460369A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳騰飛
• 申請（專利權(quán)）人: 釧機科技有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22C1/02;C22C1/05;C22C1/10;C22C32/00
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務(wù)所44275
• 代理人: 張明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種在純鈦或鈦合金母材加入陶瓷或磁性粉末強化復(fù)合材料鑄造、燒結(jié)或加壓方式制成具有母材與復(fù)合材料兩者物理或化學(xué)、電氣性質(zhì)兼具的鈦基復(fù)合材料及其制造方法。

背景技術(shù)

按，習(xí)知鈦合金具有高強度、重量輕、高的耐熱性的特征，因此大量使用于需要高比強度的場合。為拓展相關(guān)應(yīng)用，已有多種以復(fù)合方式與相關(guān)制程改良其基礎(chǔ)物性，如韌性、抗拉與降伏強度為目的的相關(guān)技術(shù)開發(fā)，但是習(xí)知的鈦合金由于其較低耐磨耗性與低導(dǎo)熱性的問題，故目前所披露的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容仍不可或不確定能運用于摩擦或具有摩擦、導(dǎo)熱要求的零組件中，使其應(yīng)用受限。

此外，為使鈦與其合金產(chǎn)生原先所不具有的特征，亦可添加具有電磁特性的成分，則復(fù)合后材質(zhì)將具有等同添加量的電磁特性，如壓電效應(yīng)、焦電效應(yīng)、磁力效應(yīng)等，可應(yīng)用于各種特定的領(lǐng)域。

例如增加導(dǎo)熱、耐磨、表面硬度可藉由在鈦金屬母材視實施需要添加其中一種或數(shù)種含有10％以上成分的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等成分的陶瓷材料。

對于需要壓電效應(yīng)、焦電效應(yīng)者，可以視實施需要添加其中一種或數(shù)種含有10％以上成分的鈦酸鹽、鈮化物、鋇化物、鍶化物、鉭化物、釔化物或鐵電體等成分的粉末材料。

對于需要磁力效應(yīng)可視實施需要添加其中一種或數(shù)種含有10％以上成分的釹鐵硼化合物或釤鈷化合物等磁性粉末混入制成復(fù)合性質(zhì)磁鐵，增加強磁性體的物理特性，更適于成形、抵抗環(huán)境影響。

在相關(guān)先前專利技術(shù)及習(xí)知技術(shù)文獻方面，如美國發(fā)明專利號碼US5897830號「P/M titanium composite casting」發(fā)明專利案，為如同上述習(xí)知的鈦合金一般，仍存有該習(xí)知鈦合金材料低耐磨耗性與低導(dǎo)熱性的問題，而無法應(yīng)用于需高耐磨耗性與高導(dǎo)熱性的車輛零組件中的缺點，更無多樣性的材料性質(zhì)呈現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

上述習(xí)知鈦合金與習(xí)知先前專利技獻、技術(shù)文獻所揭示的鈦合金材料，存有較低耐磨耗性與低導(dǎo)熱性、或僅具單純機械性質(zhì)的問題與缺點。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，該鈦基復(fù)合材料選自α相純鈦或鈦合金母材，α相+β相純鈦或鈦合金母材，β相純鈦或鈦合金母材，或者Omega相介金屬鈦母材，并添加其中至少一種含有10％以上成分的碳化物、氮化物、氧化物或硼化物的陶瓷粉末強化復(fù)合材料，或是添加其中至少一種含有10％以上成分的鈦酸鹽、鈮化物、鋇化物、鍶化物、鉭化物、釔化物成分或鐵電體的粉末強化復(fù)合材料，或是添加其中至少一種含有10％以上成分的釹鐵硼化合物或釤鈷化合物的磁性粉末強化復(fù)合材料，再以10％～70％總體積比例的粉末強化復(fù)合材料與該鈦金屬母材混合后，以鑄造或燒結(jié)、或者加壓方式制成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的碳化物陶瓷構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的氮化物陶瓷構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的氧化物陶瓷構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的硼化物陶瓷構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鈦酸鹽構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鈮化物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鋇化物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鍶化物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鉭化物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的釔化物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的鐵電體構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的釹鐵硼化合物構(gòu)成。

上述本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料，其中，該粉末強化復(fù)合材料為含有10％以上成分的釤鈷化合物構(gòu)成。

本發(fā)明的鈦基復(fù)合材料的制造方法，其步驟包括：

(a)加熱至熔解，將自α相相純鈦或鈦合金母材，α相+β相純鈦或鈦合金母材，β相純鈦或鈦合金母材，或者Omega相介金屬鈦母材以混合10％～70％總體積比例的陶瓷粉末強化復(fù)合材料，加熱至熔解形成鑄液；