A titanium nano whisker reinforced titanium matrix composite and its preparation method, which consists of pure titanium or titanium alloy, and the reinforced phase is TiB nano whisker with a content of 0.5 to 12vol.%, and the distribution of TiB nanometers has a network woven structure. Titanium alloys include alpha, alpha + and beta - titanium alloys. Nano boron or nano boride is used as raw material for producing TiB nanocrystalline whiskers. It is mixed with pure titanium powder or titanium and alloy elements or titanium alloy prefabricated alloy powder to become billets. TiB nanocrystalline whiskers have been obtained by sintering and densification by selective discharge plasma at low temperature. The tensile strength of the titanium matrix composite material obtained by the invention is obviously improved, and the tensile plasticity is excellent maintained, and the elongation can reach more than 20%. The invention solves the long-standing key problem that the strength of the titanium matrix composite material prepared by the prior art is high but the plasticity is poor under the condition of bearing tensile load.
【技术实现步骤摘要】
一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及可作为先进结构、功能材料应用的金属基纳米结构复合材料
,针对实现一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
钛基复合材料是指在钛或钛合金基体中引入陶瓷增强相强化的复合材料,其强度、耐磨性、耐热性优于同类钛合金,因此在航空、航天、海洋等高
具有广阔的应用前景。概括地讲,通过引入较高含量陶瓷增强相(>5vol.%),可以使钛基复合材料的强度指标明显提高,但大量引入增强相使得材料的塑性、韧性大幅降低。这是困扰金属基复合材料发展的一个普遍问题,也是金属基复合材料一直未能得到广泛应用的一个主要限制性环节。为了克服这一普遍的强度-塑性对立现象而获得更优异的综合性能,有研究报道可通过获得纳米TiB晶须强化来提高钛基复合材料强度(如ParkJ.S.,FabricationProcessandCharacterizationofTiBw/Ti–6Al–4VNanocomposites,KoreanAdvancedinstituteofScienceandTechnology,Master’sThesis,2010,p.78)。然而,该方法获得的钛基复合材料塑性极低(Ti6Al4V-2vol.%TiB,拉伸应变小于0.4%);而且该方法采用机械合金化,易污染,工艺也比较复杂。另一方面,有研究报道通过调节TiB微米晶须的分布,设计一种TiB网状结构强化钛基复合材料(如Huang,L.J.et.al,Effectsofvolumefractiononthemicrostruct ...
【技术保护点】
1.一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料,其特征在于,包括基体和增强相;其中,所述基体为纯钛或钛合金;所述增强相为TiB纳米晶须,其含量为0.5~12vol.%,TiB纳米晶须的分布具有网状编织结构。
【技术特征摘要】
1.一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料,其特征在于,包括基体和增强相;其中,所述基体为纯钛或钛合金;所述增强相为TiB纳米晶须,其含量为0.5~12vol.%,TiB纳米晶须的分布具有网状编织结构。2.如权利要求1所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料,其特征在于,所述钛合金包括α、α+β或β钛合金。3.如权利要求1或2所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料,其特征在于,所述纳米晶须的长度为5~30μm,直径50~300nm,长径比大于60。4.如权利要求1或2或3所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料,其特征在于,所述的α-Ti基复合材料抗拉强度为500-900MPa,伸长率为15%-30%;所述的α+β-Ti基复合材料抗拉强度为1000-1300MPa,伸长率为6%-15%;所述的β-Ti基复合材料抗拉强度为800-1250MPa,伸长率为7%-22%。5.如权利要求1~4中任何一项所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:a)混料将作为基体原料与增强相原料进行机械混料;基体原料粉末的粒径小于150μm;增强相原料纳米添加粉的粒度为30nm~100nm;增强相原料的添加量为0.001...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄立清,马前,邹进,孙继锋,赵欣,
申请(专利权)人:宝山钢铁股份有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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