[發(fā)明專利]高強高塑鈦基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010745078.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112030024B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路新;潘宇;楊宇承;張嘉振;徐偉;劉博文;張策;孫健卓;劉艷軍;曲選輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C14/00;C22C32/00;C22C1/06;B22F9/04;B22F3/10
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 金銘

本發(fā)明提供了一種高強高塑鈦基復(fù)合材料及其制備方法，該制備方法包括：利用高溫旋轉(zhuǎn)球磨處理工藝制備高氧氫化脫氫鈦粉，且使制備的氫化脫氫鈦粉的粒度為10～40μm，氧含量為0.8～1.5wt.％；利用濕磨法高能振動球磨處理工藝制備高純超細(xì)氧吸附劑粉末；氧吸附劑粉末的純度≥99.9％，粒度≤8μm；在保護(hù)氣氛下，將高氧氫化脫氫鈦粉與氧吸附劑粉末進(jìn)行混料處理，然后將混料處理后的粉末壓制成形，得到生料坯；將生料坯進(jìn)行氣氛保護(hù)燒結(jié)處理，得到鈦基復(fù)合材料。該方法制得原位自生多尺度Ca?Ti?O、TiC、TiB顆粒增強鈦基復(fù)合材料，有效細(xì)化組織晶粒，顯著提高材料的強度和塑性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強高塑鈦基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，金屬基復(fù)合材料已成為支撐尖端科技發(fā)展不可或缺的新型材料。作為金屬基復(fù)合材料大家庭中的“貴族成員”，鈦基復(fù)合材料因為其潛在的高強、高韌及耐熱特性，在具有國家重大戰(zhàn)略意義的航空航天、武器裝備等高技術(shù)行業(yè)中倍受青睞。在眾多鈦基復(fù)合材料制備工藝中，粉末冶金原位自生技術(shù)在材料的結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化設(shè)計、性能調(diào)控方面具出獨特優(yōu)勢，滿足高端產(chǎn)品對材料多樣化、輕量化和快速研制的需求，有效實現(xiàn)高性能鈦基復(fù)合材料的近終形制備。

間隙氧是粉末鈦制件重要的雜質(zhì)和合金元素，極大地影響著材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。而傳統(tǒng)制備工藝很難同時獲得制備成本低且強度及塑性較強的鈦基復(fù)合材料。

綜上，為了實現(xiàn)低成本氫化脫氫(HDH)鈦粉應(yīng)用于高強高塑鈦基復(fù)合材料的近終形制備，開發(fā)一種高氧HDH鈦粉、高純超細(xì)CaC₂/CaB₆粉末及其高強高塑鈦基復(fù)合材料的制備方法，能夠保持HDH鈦粉低成本優(yōu)勢的同時，大幅度提高鈦制件的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種高強高塑鈦基復(fù)合材料及其制備方法，該高強高塑鈦基復(fù)合材料制備方法以低成本HDH鈦粉為原料，首先采用高溫旋轉(zhuǎn)球磨方法制備高氧HDH鈦粉，再利用濕磨法高能振動球磨制備高純超細(xì)CaC₂/CaB₆粉末，隨后采用粉末冶金成形燒結(jié)工藝，制備得到原位自生多尺度Ca-Ti-O、TiC、TiB顆粒增強鈦基復(fù)合材料，有效細(xì)化組織晶粒，顯著提高材料的強度和塑性，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高強高塑鈦基復(fù)合材料的制備成本高的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種高強高塑鈦基復(fù)合材料的制備方法。

該高強高塑鈦基復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

S1，利用高溫旋轉(zhuǎn)球磨處理工藝制備高氧氫化脫氫鈦粉，且使制備的所述氫化脫氫鈦粉的粒度為10～40μm，氧含量為0.8～1.5wt.％；

S2，利用濕磨法高能振動球磨處理工藝制備高純超細(xì)氧吸附劑粉末；所述氧吸附劑粉末的純度≥99.9％，粒度≤8μm；所述氧吸附劑選自CaC₂、CaB₆中的至少一種；

S3，制備生料坯：在保護(hù)氣氛下，將所述高氧氫化脫氫鈦粉與所述高純超細(xì)CaC₂/CaB₆粉末進(jìn)行混料處理，然后將混料處理后的粉末壓制成形，得到生料坯；

S4，燒結(jié)：將步驟S3中得到的所述生料坯進(jìn)行氣氛保護(hù)燒結(jié)處理，得到鈦基復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，步驟S1中，所述高溫旋轉(zhuǎn)球磨處理工藝包括：

S1-1：將所述氫化脫氫鈦粉和磨球放入保護(hù)氣氛爐內(nèi)；

S1-2：在所述保護(hù)氣氛爐內(nèi)對所述氫化脫氫鈦粉進(jìn)行高溫旋轉(zhuǎn)球磨處理；其中，該步旋轉(zhuǎn)球磨的轉(zhuǎn)速為10～60r/min

S1-3：將經(jīng)過步驟S1-2處理后的氫化脫氫鈦粉冷卻至室溫，經(jīng)篩分后得到高氧氫化脫氫鈦粉。