[發明專利]一種細化TiC顆粒增強鈦基復合材料的制備方法在審

申請號：	202010510575.3	申請日：	2020-06-08
公開（公告）號：	CN111659887A	公開（公告）日：	2020-09-15
發明（設計）人：	歐陽德來;胡滿銀;崔霞	申請（專利權）人：	南昌航空大學
主分類號：	B22F3/105	分類號：	B22F3/105;B22F3/24;B22F9/04;C22C1/10;C22C1/05;C22C14/00;C22F1/02;C22F1/18;C01B32/168
代理公司：	南昌洪達專利事務所 36111	代理人：	黃文亮
地址：	330063 江***	國省代碼：	江西;36
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種細化 tic 顆粒增強復合材料制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種細化TiC顆粒增強鈦基復合材料的制備方法，為解決碳納米管增強鈦基復合材料中隨著MWCNTs含量的增加，TiC增強相的比例和晶粒尺寸均增大，造成復合材料力學性能提高不明顯等問題，采用后續退火工藝使晶粒細化、碳固溶強化以及TiC粒子和殘余MWCNTs的彌散強化，進一步提高復合材料硬度、耐磨性及屈服強度；具體方法為：1.碳納米管純化；2.按照一定比例將鈦粉與純化碳納米管機械球磨，使用無水乙醇為球磨介質，球磨一定時間后取出并真空干燥、過篩；3.利用低溫快速放電等離子燒結技術制備復合材料；4.退火處理。本發明方法制備的復合材料TiC增強體晶粒細小、界面結合強度高并且綜合力學性能優異。

技術領域

本發明屬于碳納米管增強鈦基復合材料技術領域，具體涉及原位合成TiC增強鈦基復合材料及退火后提高力學性能的方法。

背景技術

鈦基復合材料是近年來發展較快的一種復合材料。一般而言，與相應的鈦合金相比其具有更高的比強度、比剛度、耐磨性、熱穩定性和高溫耐久性。其中原位合成法是通過添加元素與基體發生化學反應在基體中原位合成增強相，其優勢在于基體與增強體結合牢固、污染小、易于加工、成本低等優點。碳納米管因其低密度、高楊氏模量、良好導電性及導熱性成為原位合成TiC顆粒的理想碳源。已有大量的研究表明復合材料硬度和耐磨性隨著碳納米管含量的增大而提高，但由于過量的碳納米管會造成TiC晶粒粗大，且顆粒狀TiC轉變成樹枝晶形貌，降低碳納米管增強鈦基復合材料力學性能。

因此，在增加碳納米管含量的前提下，后續進一步處理細化TiC晶粒成為其應用中亟待解決的難題。

目前報道的碳納米管增強鈦基復合材料中后續處理工藝包括熱軋、鍛造，熱軋和鍛造存在形變量不易控制及組織不均勻等問題。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是：提供一種細化TiC顆粒增強鈦基復合材料的制備方法，通過細化TiC晶粒、促使組織均勻化，提高復合材料的力學性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種細化TiC顆粒增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，制備步驟為：

步驟一、碳納米管除雜、酸洗；

步驟二、按照一定比例將純鈦粉與純化碳納米管機械球磨，使用無水乙醇為球磨介質，球磨一定時間后取出并真空干燥、過篩；

步驟三、將步驟二獲得的粉體放置石墨模具中進行低溫快速放電等離子燒結（SPS）,得到碳納米管增強鈦基復合材料。

步驟四、將步驟三獲得的復合材料切成薄片置于真空管式爐中退火處理。

進一步限定，步驟一中碳納米管為多壁碳納米管，長度50～60nm。

進一步限定，步驟一中碳納米管在300～400℃下保溫1h除去表面不定形碳，后將碳納米管濃硝酸放入水熱反應釜至于干燥箱中，于100～180℃下反應1h；表面粗化同時引入羥基、羰基、羧基等官能團。

進一步限定，步驟二中純鈦粉粒徑尺寸為300目，機械球磨為行星式球磨罐中進行，球料比為1:5，轉速為200～400r/min,球磨時間4～6h。