[發明專利]一種鈦基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710108576.3
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106893879B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 張新疆;賀盟;楊子潤;陳華章;戴忠奎
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C14/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 苗燕

一種鈦基復合材料及其制備方法，其主要涉及金屬材料粉末冶金領域。其中，該方法通過使用粉末冶金的方法將原料粉末進行混合，并選定合理的燒結工藝，解決了混雜TiC/Ti₅Si₃自生顆粒在鈦基復合材料中的均勻分布問題。該制備方法具有易于操作，工藝簡單，成本低，周期短等優點；另外，由上述鈦基復合材料的制備方法所制得的鈦基復合材料表現出了良好的力學性能和優異的成型工藝性，其不但組織容易控制且穩定性好，而且增強相晶粒尺度容易控制且可根據實際需要調配增強相含量。因此，本發明提供的鈦基復合材料及其制備方法易于工業化生產，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及金屬材料粉末冶金領域，具體而言，涉及一種鈦基復合材料及其制備方法。

背景技術

鈦基復合材料具有高比強度、低密度、高彈性模量等特點，其在汽車、航空航天、體育器件中有著廣泛的應用及前景。其中，自生顆粒增強鈦基復合材料由于具有各向同性、界面結合性好、易加工成型、成本較低等特點，受到人們的廣泛關注。

目前，具有高熔點、高硬度和高耐磨性等優異特性的TiC及Ti₅Si₃增強顆粒以其穩定的復合結構，良好的增強效果，已成為鈦基復合材料較為理想的顆粒增強相。然而，現在主要采用的熔鑄法制備鈦基復合材料有其不足之處，具體地，在冷卻凝固過程中，TiC和Ti₅Si₃顆粒經由鈦碳和鈦硅共晶反應獲得，若硅和碳含量未達到共晶反應成分點，又鈦碳和鈦硅共晶反應的溫度存在差異及熔體冷卻環境的不同，TiC和Ti₅Si₃容易發生偏聚而最終導致其在基體中的分散及混合的不均勻，且這兩種增強顆粒的尺度不易控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦基復合材料，其中的TiC和Ti₅Si兩種增強相顆粒能夠均勻的分散在基材中，表現出了良好的質量穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種鈦基復合材料的制備方法，其通過粉末冶金的方法將原料粉末進行混合，并選定合理的燒結工藝，解決了混雜TiC/Ti₅Si₃自生顆粒在鈦基復合材料中的均勻分布問題。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現。

本發明提出一種鈦基復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

將硅粉和鈦粉加入到氧化石墨烯水溶液和丙酮的混合溶液中混合均勻后再與水合肼溶液進行混合，干燥后得到石墨烯-硅-鈦混合粉體；對石墨烯-硅-鈦混合粉體進行冷壓成型，制成冷坯；將冷坯進行熱壓燒結后，再依次進行爐冷和脫模。

本發明提出一種鈦基復合材料，其是通過上述的鈦基復合材料的制備方法制得。

本發明實施例的鈦基復合材料及其制備方法的有益效果是：鈦基復合材料的制備方法采用粉末冶金的制備方法，通過對原料粉末進行混合，選定了合理的燒結工藝，使得混雜TiC/Ti₅Si₃自生顆粒能夠在鈦基復合材料中均勻分布。該制備方法容易操作，工藝簡單，成本低，周期短，易于工業化生產，應用前景廣闊；另外，由上述鈦基復合材料的制備方法所制得的鈦基復合材料硬度和抗壓性能優異、組織容易控制且穩定性好、增強相晶粒尺度容易控制且可根據實際需要調配增強相含量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例1中體積分數3.0％TiC和5.0％Ti₅Si₃混雜增強鈦基復合材料微觀組織圖；