[發(fā)明專利]原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料的增材制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010014719.6 | 申請日： | 2020-01-07 |
| 公開（公告）號： | CN111069614B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 譚華;王永霞;林鑫;黃衛(wèi)東 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B22F9/04 | 分類號： | B22F9/04;B22F1/12;B22F3/105;C22C14/00;B33Y70/10 |
| 代理公司： | 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213 | 代理人： | 馬小燕 |
| 地址： | 710068 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 原位 自生 tic 增強 復(fù)合材料 制造 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料的增材制造方法，該方法包括以下步驟：一、將鈦粉末或鈦合金粉末與無定形納米碳粉末加入無水乙醇中進(jìn)行混合，經(jīng)球磨和干燥得到球磨粉末，再噴入氣溶膠攪拌均勻，經(jīng)干燥得到復(fù)合粉末；二、以復(fù)合粉末為原料，采用激光增材制造方法形成原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料。本發(fā)明通過球磨混合法及添加氣溶膠獲得均勻、穩(wěn)定的復(fù)合粉末原料，然后基于激光增材制造過程極高的冷卻速率，在增材成形鈦基體的同時，析出分布均勻、界面過渡良好的微納TiC增強相，從而有效解決了制備顆粒增強復(fù)合材料過程中存在的增強相尺寸、分布難以控制的問題，實現(xiàn)了鈦基復(fù)合材料塑性和強度的同時提高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鈦基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料的增材制造方法。
背景技術(shù)
近年來，鈦基復(fù)合材料由于具有比鈦合金更高的比強度，比剛度和蠕變性能，同時彌補了鈦合金耐磨性差和硬度低的缺點，因此在航天航空等方面具有非常大的應(yīng)用價值與潛力。而顆粒增強鈦基復(fù)合材料由于其制備成本低，各向同性等特點得到了廣泛的關(guān)注。顆粒增強鈦基復(fù)合材料的制備方法可分為外加法和原位自生法。外加法增強相的尺寸主要取決于初始加入的增強體的尺寸，尺度一般在幾十微米，目前有人采用外加納米增強相的方法，但其制備成本比較昂貴。原位自生法不僅可以解決外加法制備鈦基復(fù)合材料所產(chǎn)生的增強體與基體潤濕性問題、增強相/金屬基體界面反應(yīng)和成本昂貴等一系列問題，且制備的鈦基復(fù)合材料增強體/基體界面干凈，無雜質(zhì)污染，結(jié)合良好。但傳統(tǒng)方法制備的鈦基復(fù)合材料原位自生的增強相尺寸受限，且分布的均勻性難以控制。增材制造技術(shù)基于離散+逐層堆積的制造原理，以及快速自由成形的特點，在制備材料過程中具有極大的應(yīng)用潛力。激光增材制造技術(shù)作為高性能金屬先進(jìn)制造技術(shù)，可分為同步材料送進(jìn)的激光成形技術(shù)和鋪粉的選區(qū)激光熔化技術(shù)。同步材料送進(jìn)方式的激光增材制造方法在制備梯度材料上具有明顯的優(yōu)勢，且成形效率高，柔性化程度強。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料的增材制造方法。該方法通過球磨混合法及添加氣溶膠得到均勻、穩(wěn)定的復(fù)合粉末作為原料，然后基于激光增材制造過程極高的冷卻速率，在增材成形的鈦基體中形成分布均勻、界面過渡良好的自生微納TiC增強相，從而有效解決了制備顆粒增強鈦基復(fù)合材料過程中存在的增強相尺寸、分布難以控制的問題，實現(xiàn)了鈦基復(fù)合材料塑性和強度的同時提高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料的增材制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、粉末制備工藝：將鈦粉末或鈦合金粉末與無定形納米碳粉末加入到無水乙醇中進(jìn)行混合，然后放置于球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理，經(jīng)一次干燥得到球磨粉末，再向球磨粉末中噴入氣溶膠攪拌均勻，經(jīng)二次干燥后得到復(fù)合粉末；所述鈦粉末或鈦合金粉末的尺寸為15μm～200μm；所述無定形納米碳粉末的平均尺寸小于100nm；
步驟二、以步驟一中得到的復(fù)合粉末為原料，采用激光增材制造方法，先將基材固定在工作臺上，然后使激光光斑在基材的XY水平面內(nèi)移動完成一層掃描，得到單層實體片層，重復(fù)該掃描工藝直至多個單層實體片層逐層堆積，形成原位自生微納TiC增強鈦基復(fù)合材料。
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