本发明专利技术涉及TNZS合金，尤其是基于纳米陶瓷颗粒复合制备高弹性模量Ti基材料的方法，包括以下步骤：首先，它以Ti、Nb、Zr、Sn、TiO2、HA粉末为原材料经两次高能球磨制备成混合粉末制备。然后，将混合粉末进行常规模压处理。最后，将模压所得压块进行真空无压烧结处理，获得面成分均匀、高弹性模量的5wt.%TiO2/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料。本发明专利技术作为一种钛基材料的制备方法，很好的解决了TNZS合金弹性模量不足的难题，并且制备工艺简单，拓宽了钛材在航空航天、交通运输与武器装备领域的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及TNZS合金，尤其是，具体地说，是一种高弹性模量5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料的制备方法。
技术介绍
T1-24Nb-4Zr-7.9Sn (TNZS)合金综合性能优良，但其弹性模量较低，还无法满足航空航天及武器装备领域的要求，并且Nb、Zr元素的加入使得对合金的制备技术提出更高的要求，限制了其在航天、交通运输及武器装备的广泛应用；因此，需对TNZS合金这新一代的β型钛合金展开更深入的研究，而含有T1jP HA钛基材料能大幅度增强钛材表面的弹性模量；高能球磨，又称机械合金化，属于粉末冶金技术的一种，其受到工艺过程和工艺参数的影响，适当延长高能球磨的时间，可使粉末的微观结构细化，组织发生变化，提高合金化程度，真空无压烧结技术采用的设备简单，通过烧结温度、烧结时间等工艺参数的控制来调控反应过程以达到优化材料组织的目的。本专利技术采用两次高能球磨与常规模压、真空无压烧结相结合的粉末冶金技术来制备含有难熔金属Nb的5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料，通过1102和HA的纳米效应，大幅度增加TNZS基材料的弹性模量，提高TNZS基材料的综合性能。据申请人所知，尚未有采用粉末冶金法制备5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的是一种高弹性模量5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料的制备方法，该专利技术获得的5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料具有面成分均匀及弹性模量高等优点，而且制备方法操作简单、易实现，经济性优良。本专利技术的技术方案是:一种高弹性模量5wt.%Ti02/TNZS钛基材料的制备方法，其特征是按照以下步骤进行: 1、两次高能球磨混合粉末制备:按成份先配制T1-24Nb-4Zr-7.9Sn (TNZS)混合粉末，经第一次高能球磨后，再加入Ti02纳米粉末，T1 2纳米粉末占加入T1 2纳米粉末后的TNZS混合粉末质量的5%，第二次高能球磨后，置于真空干燥箱内烘干，过筛。2、常规模压处理的方法:将步骤1制备的混合粉末进行压制成型，得到压块。3、真空无压烧结处理:将步骤2压制成型的压块进行真空无压烧结。一种高弹性模量5wt.%HA/TNZS钛基材料的制备方法，其特征是按照以下步骤进行:1、两次高能球磨混合粉末制备:按成份先配制T1-24Nb-4Zr-7.9Sn (TNZS)混合粉末，经第一次高能球磨后，再加入HA纳米粉末，HA纳米粉末占加入HA纳米粉末后的TNZS混合粉末质量的5%，第二次高能球磨后，置于真空干燥箱内烘干，过筛。2、常规模压处理的方法:将步骤1制备的混合粉末进行压制成型，得到压块。3、真空无压烧结处理:将步骤2压制成型的压块进行真空无压烧结。进一步地，T1-24Nb-4Zr-7.9Sn，其组分以质量百分比计算，分别为Ti粉:64.1%，Nb 粉:24 %，Zr 粉:4 %，Sn 粉-J.9%。进一步地，第一次高能球磨的球磨工艺为:行星球磨机，球料比10:1，300r/min球磨48h，球磨lh停机15min。进一步地，第二次高能球磨的球磨工艺为:300r/min球磨lh。进一步地，压制成型的工艺为:压制压力为18MPa，保压5 min，即得所需压块，压块直径为30mm，厚度为10 mm。进一步地，真空无压烧结的工艺为:真空度7.8 10 ^a，升温速率10 °C/min，先预烧至600 °C保温2 h，升温至800 °C保温2h，再升温至1000 °C保温2h，最终升温至1250°C保温2h，后随炉冷却。进一步地，所述Ti02纳米粉末的粒径为40nm，所述HA纳米粉末的粒径<100nm。本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术通过“两次高能球磨-常规模压-真空无压烧结”相结合的粉末冶金技术，获得两种面成分分布均匀的TNZS基金属材料，为钛金属提供了一种可工业化生产的制备方法。(2)本专利技术制备的5wt.%Ti02/TNZS和5wt.%HA/TNZS钛基材料的弹性模量分别为103.93 GPa 和 119.43 GPa，比 TNZS (64.0OGPa)分别提高了 62.39% 和 86.61%。(3)本专利技术不仅适用于TNZS基钛合金的制备，还适用于各种型号钛材的制备。【附图说明】图1是TNZS混合粉末的XRD分析谱。图2是利用本专利技术制备所得的5wt.%Ti02/TNZS混合粉末的XRD分析谱。图3是利用本专利技术制备所得的5wt.%HA/TNZS混合粉末的XRD分析谱。图4是利用本专利技术制备所得的5wt.%Ti02/TNZS混合粉末、5wt.%HA/TNZS混合粉末与TNZS混合粉末的SEM表面形貌。图5是TNZS钛基材料的XRD分析谱。 图6是利用本专利技术制备所得的5wt.%Ti02/TNZS钛基材料的XRD分析谱。图7是利用本专利技术制备所得的5wt.%HA/TNZS钛基材料的XRD分析谱。图8是利用本专利技术制备所得的5wt.%Ti02/TNZS钛基材料、5wt.%HA/TNZS钛基材料与TNZS钛基材料的SEM表面形貌。图9是利用本专利技术制备所得的5wt.%Ti02/TNZS钛基材料、5wt.%HA/TNZS钛基材料与TNZS钛基材料的弹性模量图。【具体实施方式】以下结合附图及具体实施例，对本专利技术做进一步说明。实施例1 一种高弹性模量5wt.%Ti02/TNZS钛基材料的制备方法，包括以下步骤:1、两次高能球磨混合粉末制备:先配制T1-24Nb-4Zr-7.9Sn (TNZS)混合粉末，各组分的质量百分比分别为Ti粉:64.1%，Nb粉:24 %，Zr粉:4 %，Sn粉:7.9%，经第一次高能球磨(行星球磨机，球料比10:1, 300r/min球磨48h，球磨lh停机15min )后，再加入Ti02纳米粉末(颗粒度40nm)，配制含质量分数为5%的Ti02/TNZS混合粉末，继续高能球磨(300r/min球磨lh)，置于真空干燥箱内烘干，过筛。当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于纳米陶瓷颗粒复合制备高弹性模量Ti基材料的方法，其特征是按照以下步骤进行：1)、两次高能球磨混合粉末制备：按成份先配制Ti‑24Nb‑4Zr‑7.9Sn（TNZS）混合粉末，经第一次高能球磨后，再加入TiO2纳米粉末，TiO2纳米粉末占加入TiO2纳米粉末后的TNZS混合粉末质量的5%，第二次高能球磨后，置于真空干燥箱内烘干，过筛；2)、常规模压处理的方法：将步骤1制备的混合粉末进行压制成型，得到压块；3)、真空无压烧结处理：将步骤2压制成型的压块进行真空无压烧结。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许晓静，吴刘军，朱利华，陈婷卓，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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