一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，该方法采用纯Ti粉、纯Nb粉为原料，以含碳、氢的过程控制剂作为原位自生TiC的碳源及过程控制剂，经球磨得到合金粉末，将合金粉末真空预烧除气、去应力，然后制成生坯，组装烧结单元，最后经高温超高压烧结制得TiC增强超细晶β钛铌基复合材料。本发明专利技术采用的过程控制剂作为原位自生TiC的碳源，有效的减轻了球磨过程中粉末的团聚及粘球粘壁情况，起到了细化粉末和提高出粉率的作用，同时低温预烧生成的TiC结合高温超高压烧结，有效的抑制了晶粒的长大，制备的TiC增强超细晶β钛铌基复合材料，增强体分布均匀，晶粒细小，致密度高，同时兼有高强高塑耐磨的特点。

Preparation method of TiC reinforced ultrafine grained beta titanium niobium matrix composite

The invention discloses a method for preparing TiC reinforced ultrafine beta titanium niobium based composite material, the method of using pure Ti powder, pure Nb powder as raw material, containing carbon and hydrogen as the process control agent of in situ carbon source and TiC process control agent, alloy powder obtained by ball milling, alloy powder at the end of the vacuum burning gas, stress, and then assembled into a green compact, sintering unit, the high temperature and high pressure sintering of ultrafine titanium niobium TiC reinforced composites. The process of the invention adopts the control agent as in situ TiC carbon source, effectively reduce the agglomeration and ball wall sticking powder during ball milling, the refined powder and improve the flouryields role, while low temperature calcining generated TiC with high temperature and high pressure sintering, effectively suppressing grain grow up, preparation of TiC reinforced ultrafine beta titanium niobium based composite materials, reinforcement distribution, fine grain size, high density, high strength and high wear resistance and has the features of plastic.

【技术实现步骤摘要】
一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法
本专利技术属于金属基复合材料
，具体涉及一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法。
技术介绍
钛及钛合金具有密度小，比强度高，耐腐蚀，耐高、低温性能好，无毒的优良性能，被广泛应用于航空航天、机械、医疗等领域。其中，β钛合金具有较好的塑性，突出的冷成形性，优异的抗腐蚀性能而被广泛研究。进一步提升钛及钛合金的性能，比如强度、耐磨，不仅对其应用有很大的促进作用，而且在能源日益紧张的背景下，可以大幅减轻飞机、汽车的自重，减少能源消耗。纳米晶/超细晶钛及钛合金和钛基复合材料，具有很高的强度和优良的耐磨性能，然而塑性却较差甚至没有塑性，限制了其在各领域的应用。因此，制备出兼有高比强度、塑性和耐磨性能的钛合金和钛基复合材料，已经成为科研人员的一个重要课题。华南理工大学的杨超等人的专利(CN201410490300.2)采用非晶晶化的方法制备的超细晶复合结构钛合金，解决了钛合金高强和高塑不可兼得的问题。其制备方法是将原料在球磨机中进行高能球磨，得到非晶粉末，最后经烧结晶化，制得超细晶复合结构钛合金。然而，非晶粉末的制备，需要70～100小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：机械合金化将钛粉、铌粉、碳源置于真空球磨罐中球磨，直至单质粉末合金化；所述碳源为含C、H的过程控制剂；所述钛粉、铌粉的添加量按质量比计钛粉：铌粉为60～75:25～40；所述碳源的添加量为钛粉与铌粉质量之和的1～3wt％；所述球磨介质采用直径为Φ8～Φ15mm的不锈钢球，球料比为10:1～20:1，转速为200～280r/min；球磨时间为10～15h；步骤二：预烧将步骤一所得的合金粉末放入真空烧结炉中，真空下烧结，即获得TiC及钛铌合金粉末，所述烧结温度为450～600℃，所述烧结保温时间为60～120min；...

【技术特征摘要】
1.一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：机械合金化将钛粉、铌粉、碳源置于真空球磨罐中球磨，直至单质粉末合金化；所述碳源为含C、H的过程控制剂；所述钛粉、铌粉的添加量按质量比计钛粉：铌粉为60～75:25～40；所述碳源的添加量为钛粉与铌粉质量之和的1～3wt％；所述球磨介质采用直径为Φ8～Φ15mm的不锈钢球，球料比为10:1～20:1，转速为200～280r/min；球磨时间为10～15h；步骤二：预烧将步骤一所得的合金粉末放入真空烧结炉中，真空下烧结，即获得TiC及钛铌合金粉末，所述烧结温度为450～600℃，所述烧结保温时间为60～120min；步骤三：烧结将步骤二得到的粉末预压成型，组装烧结单元后，置于六面顶压机中进行烧结，即获得TiC增强超细晶β钛铌基复合材料；所述烧结压力为2～5GPa，烧结温度为1100～1200℃。2.根据权利要求1所述的一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述碳源为硬脂酸、酒精、甲苯、正庚烷中的一种。3.根据权利要求2所述的一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为硬脂酸、酒精中的一种。4.根据权利要求1所述的一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钛粉、铌粉的粒径为50～75μm；所述钛粉、铌粉的纯度在99.9％以上。5.根据权利要求1所述的一种TiC增强超细晶β钛铌基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述碳源...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建国，刘喆，张德闯，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43