[發明專利]一種耐磨鈦基復合材料

有效

• 申請號: 201710015365.5
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106756237B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 周杰;徐俊陽;單宇航
• 申請（專利權）人: 沈陽泰恒通用技術有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C32/00;C22C1/03;C22C1/10;C22F1/18
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 史力伏

本發明屬于鈦合金材料領域，尤其涉及一種耐磨鈦基復合材料。本發明提供的耐磨鈦基復合材料，其原料按重量分數配比包括如下成分：Al為5?7%、Sn為2.5?3.5%、Zr為4?6%、Mo為0.4?0.6%、Si為0.3?0.7%，W為0.1?0.4%，添加0.5?5%B₄C粉和0.5?10%C粉，余量為Ti。還可以添加0.01?0.05%的Ta和0.01?0.1%的Ce或還可以添加0.01?0.2%的Pt和0.01?0.1%的La。該材料在鈦合金基體上，添加B₄C粉和碳粉，利用其與基體發生反應，生成含有TiB與TiC增強相的鈦基復合材料，使得鈦基復合材料耐磨性提高，拓寬了鈦合金的使用范圍及其應用技術。

技術領域

本發明屬于鈦合金材料領域，尤其涉及一種耐磨鈦基復合材料。

背景技術

鈦合金因具有很好的耐蝕性、較高的強度、較好的高低溫性能等特點，而被廣泛應用在航空航天領域。隨著鈦合金的發展，鈦合金在船舶行業、民品行業和汽車行業等，也得到了廣泛的推廣和應用。鈦合金與鋼鐵材料相比，存在耐磨性低、難于切削加工等特點，阻礙了鈦合金應用范圍的擴大。近年來，隨著鈦合金應用領域的不斷拓寬，以及在軌道交通行業對鈦合金的廣泛推廣過程中，各行業對鈦合金的耐磨性要求越來越高，常規的鈦合金已經不能滿足對材料的要求，尤其是要在軌道交通行業推廣鈦合金的應用，就必須增加其耐磨性。

目前，通常采用表面處理方法來提高鈦合金的耐磨性，但是表面處理方法例如滲氮處理，只是在鈦合金表面很薄的一層（約小于1mm左右）提高了耐磨性，并沒有改變鈦合金基體的耐磨性；而且由于表面耐磨層很薄，其使用壽命和使用環境也有所限制。因此，提高鈦合金材料組織自身的耐磨性，對于鈦合金的推廣應用十分有必要。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種耐磨鈦基復合材料，該材料在鈦合金基體上，添加B₄C粉和碳粉，利用其與基體發生反應，生成含有TiB與TiC增強相的鈦基復合材料，使得鈦基復合材料耐磨性提高，拓寬了鈦合金的使用范圍及其應用技術。

為了實現上述目的，本發明提供的耐磨鈦基復合材料，其原料按重量分數配比包括如下成分：Al 為5-7%、Sn為2.5-3.5%、Zr為4-6%、Mo為0.4-0.6%、Si為0.3-0.7%，W為0.1-0.4%，添加0.5-5%B₄C粉和0.5-10%C粉，余量為Ti。

所述的B₄C粉和C粉與Ti反應，生成2.2%-2.7%的重量分數的強化相TiB，及2-6%的重量分數的強化相TiC；所述的重量分數相對于耐磨鈦基復合材料原料的總重量。

優選的，所述的耐磨鈦基復合材料，其原料還可以添加0.01-0.2%的Pt和0.01-0.1%的La。

優選的，所述的耐磨鈦基復合材料，其原料還可以添加0.01-0.05%的Ta和0.01-0.1%的Ce。

所述的原材料選自海綿鈦（99.7wt.%）、高純鋁（99.99 wt.%）、海綿鋯（≥99.4wt.%）、Ti-Sn中間合金（Sn 80 wt.%）、Mo-Al中間合金（Mo 60 wt.%）、Al-Si中間合金（Si 25 wt.%）、B₄C粉（≥99 wt.%）、石墨粉（99.9 wt.%）、W粉（99.9wt.%）、鈰粉（≥99wt.%）、鈀粉（≥99 wt.%）、鉈粉（≥99 wt.%）、鑭粉（≥99 wt.%）。

為了實現上述目的，本發明提供的耐磨鈦基復合材料的制備方法，具體包括以下步驟。

步驟1、將各原料按重量分數進行混合，采用真空感應熔煉，熔煉過程中熔煉室真空度始終保持在10^-1Pa以下；待各原料全部熔化后，得到混合熔體，使熔體在電磁攪拌作用下，保溫10分鐘；然后升高熔體溫度至澆注溫度2000±20℃，再保溫5分鐘；將熔體澆注到金屬鑄型中，自然冷卻后，得到鈦基復合材料鑄錠。