[發(fā)明專利]一種原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010068446.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111254304B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉躍;霍望圖;張于勝;王玉鵬;盧金文;董龍龍;賀加貝;李亮;張偉;杜巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安稀有金屬材料研究院有限公司;西北有色金屬研究院
• 主分類號(hào): C22C1/04
• 分類號(hào): C22C1/04;C22C14/00;B22F3/15
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法，該方法包括：一、將球形鈦粉酸洗、清洗后干燥；二、將鎳粉加入到去離子水中清洗后干燥；三、將經(jīng)干燥后的球形鈦粉與經(jīng)干燥后的鎳粉球磨混勻得到鎳顆粒包覆鈦粉；四、將鎳顆粒包覆鈦粉進(jìn)行熱壓燒結(jié)，經(jīng)冷卻后得到原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。本發(fā)明采用球磨工藝制備鎳顆粒包覆鈦粉，然后經(jīng)熱壓燒結(jié)使鎳顆粒與鈦基粉末發(fā)生固溶反應(yīng)，通過控制熱壓燒結(jié)的升溫速率和保溫時(shí)間控制鎳元素向鈦基體內(nèi)部的擴(kuò)散速率，調(diào)節(jié)鈦鎳合金的生長尺寸，在鈦合金基體內(nèi)部形成納米棒狀的鈦鎳合金骨架，起到強(qiáng)化作用，提高了鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能，工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

鈦及鈦合金具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕性好、低溫性能好等一系列優(yōu)異性能，因此在飛機(jī)、汽車、化工和石化等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，對(duì)輕量化結(jié)構(gòu)材料的需求也日益增加。鈦及鈦合金擁有的優(yōu)異性能是作為輕量化結(jié)構(gòu)材料的理想基體，廣大科研工作者采用多種制備工藝成功研制了多種鈦基復(fù)合材料。

鈦鎳合金具有優(yōu)異的形狀記憶性能和超彈性，以及優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的生物相容性，因此該合金被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，引起了國內(nèi)外科研工作者對(duì)該合金的性能及應(yīng)用進(jìn)行了更深入的探究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法。該方法采用球磨工藝制備鎳顆粒包覆鈦粉，然后經(jīng)熱壓燒結(jié)使鎳顆粒與鈦基粉末發(fā)生固溶反應(yīng)，通過控制熱壓燒結(jié)的升溫速率和保溫時(shí)間控制鎳元素向鈦基體內(nèi)部的擴(kuò)散速率，調(diào)節(jié)鈦鎳合金的生長尺寸，從而在鈦基體內(nèi)部形成納米棒狀的鈦鎳合金骨架，起到了強(qiáng)化作用，提高了鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將球形鈦粉酸洗5min后放入無水乙醇中超聲清洗10min～30min，然后在溫度為60℃的條件下干燥10h～20h；所述球形鈦粉的粒徑為50μm～60μm；所述酸洗采用的酸洗液由HF溶液、HNO₃溶液和H₂O按照1:3:5的體積比配制而成，HF溶液的質(zhì)量濃度為40％，HNO₃溶液的質(zhì)量濃度為68％；

步驟二、將鎳粉加入到去離子水中超聲清洗10min～30min，然后在溫度為60℃的條件下干燥10h～20h；所述鎳粉的粒徑為10μm～30μm；

步驟三、將步驟一中經(jīng)干燥后的球形鈦粉與步驟二中經(jīng)干燥后的鎳粉放置于行星球磨機(jī)中進(jìn)行球磨混勻，得到鎳顆粒包覆鈦粉；所述球磨混勻的轉(zhuǎn)速為200r/min～600r/min，球磨時(shí)間為4h～24h；所述鎳顆粒包覆鈦粉中鎳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％～5％；

步驟四、將步驟三中得到的鎳顆粒包覆鈦粉裝入模具中，然后放置在熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，經(jīng)冷卻后得到原位自生鈦鎳合金骨架增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料；所述熱壓燒結(jié)的工藝參數(shù)為：真空度1.0×10^-3Pa～3.0×10^-3Pa，升溫速率10℃/min～100℃/min，溫度800℃～1200℃，壓力40MPa～300MPa，保溫時(shí)間5min～20min。