[發明專利]一種梯度鈦基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210502356.X
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114888289B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 黃陸軍;紀明;王帥;安琦;孫楓泊;陳昕;耿林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F9/04;C22C32/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

1.一種梯度鈦基復合材料，其特征在于，所述梯度鈦基復合材料包括表層、中間層和芯層；在沿所述梯度鈦基復合材料的厚度方向，所述表層、所述中間層、所述芯層、所述中間層和所述表層依次排列；

所述表層為鈦合金層；

所述中間層和所述芯層為具有增強相的鈦基復合層，且所述中間層中增強相的體積分數低于所述芯層中增強相的體積分數；其中，所述鈦基復合層由鈦合金粉和陶瓷粉制得；所述中間層中增強相的體積分數為3~10%；所述芯層中增強相的體積分數為9~20%。

2.根據權利要求1所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述中間層由至少兩層子中間層組成；其中，不同子中間層中增強相的體積分數不同。

3.根據權利要求2所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

在沿由所述表層至所述芯層的厚度方向，所述至少兩層子中間層中增強相的體積分數呈梯度遞增分布。

4.根據權利要求1所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述表層由TC4粉制得；

所述鈦基復合層由TC4粉和TiB₂粉制得。

5.根據權利要求4所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述TC4粉的粒徑為80~120μm；

所述TiB₂粉的粒徑為1~8μm。

6.根據權利要求1所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述鈦基復合層中增強相的體積分數為3~20%。

7.根據權利要求1所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述芯層中增強相的體積分數為9~15%。

8.根據權利要求2所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述中間層包括第一子中間層和第二子中間層；

所述第一子中間層中增強相的體積分數為3~5%，所述第二子中間層中增強相的體積分數為5~10%；

所述第一子中間層與所述表層相鄰；所述第二子中間層與所述芯層相鄰。

9.根據權利要求2所述的梯度鈦基復合材料，其特征在于：

所述子中間層、所述表層和所述芯層的厚度均相同。

10.一種基于權利要求1至9中任一所述的梯度鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

（1）將鈦合金粉和陶瓷粉進行球磨處理，獲得用于制備中間層和芯層的混合粉體；

（2）將鈦合金粉、用于制備中間層的混合粉體、用于制備芯層的混合粉體、用于制備中間層的混合粉體、鈦合金粉依次鋪放于模具中，然后進行熱壓燒結，得到包括表層、中間層和芯層的所述梯度鈦基復合材料；

其中，所述中間層和所述芯層為具有增強相的鈦基復合層，且所述中間層中增強相的體積分數低于所述芯層中增強相的體積分數。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：

所述球磨處理的球磨轉速為180~220rpm。

12.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：

所述球磨處理的球磨轉速為200rpm；

球磨時間為5h，球料比為5:1。

13.根據權利要求11至12中任一所述的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中：

所述熱壓燒結的真空度為不高于1×10^-2Pa，燒結溫度為1300℃，壓力為25MPa，保溫時間為1.5h。