[發明專利]一種面心立方結構鈦的制備方法

有效

• 申請號: 201710603363.8
• 申請日: 2017-07-22
• 公開（公告）號: CN107177807B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李磊;李思蘭;侯智敏;劉燕;趙恒章;毛成亮
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22F3/00
• 分類號: C22F3/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種面心立方結構鈦的制備方法，該方法為：一、對純鈦基體進行打磨，然后進行拋光處理，最后超聲波清洗；二、將黑膠帶粘貼在經超聲波清洗后的純鈦基體表面，然后用脈沖激光器進行兩次激光沖擊，再除掉黑膠帶殘片；三、在除掉黑膠帶殘片后的純鈦基體表面上涂覆黑漆，再用脈沖激光器對純鈦基體表面進行一次激光沖擊，激光沖擊后在純鈦基體的沖擊面上得到面心立方結構鈦。本發明首次通過激光沖擊誘導，制備了面心立方結構鈦，制備方法簡單，條件溫和，實驗參數容易控制，在純鈦基體的沖擊面上得到了面心立方結構鈦，便于被觀察和研究。

技術領域

本發明屬于鈦的制備技術領域，具體涉及一種面心立方結構鈦的制備方法。

背景技術

鈦與鈦合金由于具有良好的耐蝕性，較高的屈強比和優異的生物相容性等特性，已被廣泛應用于航空、航天、醫藥和汽車工業等領域。眾所周知，鈦在室溫和標準大氣壓下的穩定結構是密排六方(hcp)的α相。在溫度逐漸升高至882.5℃時，α相會轉變為體心立方(bcc)結構的β相。而在室溫條件下逐漸增大壓力時，鈦的α相會轉變為另一種六方結構的ω相，降低其韌性和延展性，從而影響使用性能。繼續增加壓力時，鈦并不像其他鈦族元素(鋯和鉿)一樣，發生六方結構ω相向體心立方β相的轉變。國內外科研工作者做了大量的工作研究這一反常現象，并在超高壓條件下發現了鈦的兩個新相γ(118GPa)和δ(136GPa)相，但是繼續加壓到220GPa時，仍未發現室溫條件下鈦的β相轉變。鈦在壓力條件下的反常現象引發了人們對鈦的相穩定性和相結構轉變研究的興趣。相關研究者通過高壓沖擊、高壓扭轉和超薄薄膜等技術手段對鈦的相結構進行了研究，發現了一種沒有出現在鈦的P-T相圖上的面心立方結構鈦。

現有技術制備面心立方結構鈦的方法主要包括薄膜法和冷軋法。薄膜法制備面心立方結構鈦的制備條件要求嚴格：有的需要很高的真空條件，有的需要在高溫條件下制備，有的需要在單晶基片上生長。冷軋法制備面心立方結構鈦的制備條件不容易控制，面心立方結構鈦在材料內部，利用X射線衍射(XRD)很難判斷該相的存在，因此很難被實驗觀察和研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種面心立方結構鈦的制備方法。本發明首次提出將激光沖擊技術應用于面心立方結構鈦的制備，通過對純鈦基體表面進行多次激光沖擊，在純鈦基體表面制備出了面心立方結構鈦，制備方法簡單，條件溫和，實驗參數容易控制，而且該方法制備的面心立方結構鈦存在于純鈦基體的激光沖擊面上，易于被觀察和研究。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種面心立方結構鈦的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、對純鈦基體進行打磨，然后進行拋光處理，最后置于酒精中進行10min～20min的超聲波清洗；

步驟二、將黑膠帶粘貼在步驟一中經超聲波清洗后的純鈦基體的表面上，然后用脈沖激光器對純鈦基體表面進行兩次激光沖擊，激光沖擊后除掉殘留在純鈦基體表面上的黑膠帶殘片；

步驟三、在除掉黑膠帶殘片后的純鈦基體表面上涂覆黑漆，再用脈沖激光器對純鈦基體表面進行一次激光沖擊，激光沖擊后在純鈦基體的沖擊面上得到面心立方結構鈦；

步驟二中的兩次激光沖擊和步驟三中的一次激光沖擊的過程中均采用2mm～3mm厚的流動水層作為約束層。

上述的一種面心立方結構鈦的制備方法，其特征在于，步驟一中所述酒精中乙醇的質量含量不小于99.7％。

上述的一種面心立方結構鈦的制備方法，其特征在于，步驟一中所述純鈦基體為1.5mm～3mm厚的高純鈦板，所述高純鈦板中鈦含量不低于99.9wt％，氧含量不高于0.05wt％。

上述的一種面心立方結構鈦的制備方法，其特征在于，步驟二和步驟三中所述脈沖激光器的激光能量均為3J～5J，脈寬均為10ns～20ns，激光光斑的直徑均為2mm～3mm。