[發明專利]一種硼化鈦納米晶須增強鈦基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710053977.3
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN108342667B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 黃立清;馬前;鄒進;孫繼鋒;趙欣
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C47/14
• 分類號: C22C47/14;C22C49/11;C22C49/14;C22C101/22
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

1.一種硼化鈦納米晶須增強鈦基復合材料，其特征在于，包括基體和增強相；其中，所述基體為純鈦或鈦合金；所述增強相為TiB超高長徑比納米晶須，其含量為5～12vol.％，TiB納米晶須的分布具有網狀編織結構；所述納米晶須的長度為5～30μm，直徑50～300nm，長徑比大于60；所述增強相的原料為納米硼或納米硼化物粉末，其粒度為30nm～100nm；復合材料制備中采用放電等離子體燒結，燒結溫度為950～1100℃；

所述鈦合金包括α、α+β或β鈦合金；所述的α-Ti基復合材料抗拉強度為500-900MPa，伸長率為15％-30％；

所述的α+β-Ti基復合材料抗拉強度為1000-1300MPa，伸長率為6％-15％；所述的β-Ti基復合材料抗拉強度為800-1250MPa，伸長率為7％-22％。

2.如權利要求1所述的硼化鈦納米晶須增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)混料

將作為基體原料與增強相原料進行機械混料；

基體原料粉末的粒徑小于150μm；增強相原料納米添加粉的粒度為30nm～100nm；增強相原料的添加量為0.001～6.0wt.％；

所述基體為鈦合金，基體原料為預合金粉末，包括Ti3Al2.5V、Ti5Al2.5Sn、Ti6Al4V、Ti6Al7Nb、Ti10V2Fe3Al或Ti5Mo5V2Cr3Al，或者Ti粉中添加0.001～15.0wt.％的Al、V、Fe、Mo、Mn、Nd、Cr、Cu、Sn、Ni或Zr粉；

所述增強相原料為納米級的硼粉、四硼化碳粉、氮化硼粉、二硼化鈦、六硼化鑭粉、二硼化鋁或硼化鐵；

b)預成型及燒結

將混合粉末置入石墨模具中，燒結工藝采用放電等離子體燒結，即得到TiB納米晶須增強鈦基復合材料；其中，燒結溫度為950～1100℃，燒結壓力為30～55MPa，燒結時間為3～30min。

3.如權利要求2所述的硼化鈦納米晶須增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟a)中，用混料機低轉速混料，轉速為60～180r/min，球料比為1:1～2:1，混料時間為2～4h。

4.如權利要求2所述的硼化鈦納米晶須增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的α-Ti基復合材料抗拉強度為500-900MPa，伸長率為15％-30％；所述的α+β-Ti基復合材料抗拉強度為1000-1300MPa，伸長率為6％-15％；所述的β-Ti基復合材料抗拉強度為800-1250MPa，伸長率為7％-22％。