一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料及其制备方法，该方法结合钛‑铝‑硅‑氮间交互耦合原位热力学反应条件，利用激光选区熔化高能激光束的微区高温特性，在钛合金基体上原位反应合成多相高强度Ti3Al、TiN、AlN及自润滑Si3N4纳米增强相；通过对微区熔池热/力耦合行为的精确调控，获得多相纳米陶瓷原位分散增强钛基复合材料。本发明专利技术的制备方法简单，可直接获得具有良好冶金结合的陶瓷/钛合金界面，大幅改善陶瓷/钛合金界面的润湿性能；另一方面，通过一步法原位合成的均匀分散的多相纳米增强相能显著提升钛基复合材料的综合性能。

An in-situ nano multiphase composite toughened titanium matrix composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高性能金属基纳米复合材料及其制备方法，特别涉及一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料及其制备的方法。技术背景钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属材料，被誉为“太空金属”及“第三金属”等。因具有比强度高、耐热、耐腐蚀以及良好的低温性能等特点，钛及钛合金被广泛应用于医疗、机械、冶金、航空、航天等领域。而随着工业的不断发展及国家重大工程的实施，对钛合金构件的性能也相应提出了更高的性能要求，导致单一钛合金已无法满足其构件的服役性能需求，具体表现在硬度低(纯钛硬度仅为100HV)、强度低、耐磨性能差(摩擦系数高，且易与其它材料发生粘着磨损)等不足。通常情况下，陶瓷颗粒具有硬度高、强度高、优异的耐磨性耐蚀性，是钛合金较理想的增强体，可将钛合金良好的延展性、韧性与陶瓷颗粒高强度、高模量结合起来，以显著提升钛合金的比强度、抗磨损等服役性能。纳米陶瓷颗粒具有比表面积大、较高的强度及显著的尺寸效应，纳米陶瓷颗粒增强金属基复合材料不仅可通过阻碍位错运动提高金属基体的强度，同时大量晶界的存在还能保持金属材料的塑性。因此，纳米陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料，其特征在于，包括钛合金基体以及通过原位反应合成且均匀分散于钛合金基体上的Ti3Al、TiN、AlN及自润滑Si3N4纳米增强相。

【技术特征摘要】
1.一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料，其特征在于，包括钛合金基体以及通过原位反应合成且均匀分散于钛合金基体上的Ti3Al、TiN、AlN及自润滑Si3N4纳米增强相。2.根据权利要求1所述的原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料，其特征在于，所述Ti3Al、TiN、AlN及自润滑Si3N4纳米增强相是通过如下方式原位反应合成于所述钛合金基体上：将激光增材制造工艺中专用的球形钛合金粉末、纯铝粉末及纯硅粉末在氮气与氩气的复合气氛环境下进行反应；其中所述球形钛合金粉末、纯铝粉末及纯硅粉末的质量比为50:1:1～50:15:10。3.一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)分别称取激光增材制造工艺中专用的球形钛合金粉末、纯铝粉末及纯硅粉末并放置于球磨滚筒中，抽真空后在惰性气体的保护作用下对所述球形粉末进行球磨混合，获得均匀混合的复合材料成形粉末；(2)将步骤(1)中所述均匀混合的复合材料成形粉末放置于真空气氛干燥炉中，通入高纯氩气，进行干燥及降低氧含量处理；(3)将步骤(2)中经处理的复合材料成形粉末置于激光选区熔化设备的粉缸中，进行抽真空后，在惰性气体的保护作用下通过激光增材制造工艺成形原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料，所述钛基复合材料包括钛合金基体以及通过原位反应合成且均匀分散于钛合金基体上的Ti3Al、TiN、AlN及自润滑Si3N4纳米增强相。4.根据权利要求3所述的原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述球形钛合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏木建，林岳宾，李年莲，刘爱辉，陈中，丁红燕，张满，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32