一种颗粒增强钛基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种颗粒增强钛基复合材料的制备方法，所述制备方法包括：制备增强颗粒，所述制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对所述氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10‑15h；清洗所述第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥所述第二混合粉末，并对所述第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对所述第三混合粉末进行高温焙烧，得到所述增强颗粒；预热所述增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将所述预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。

Particle reinforced titanium matrix composite and preparation method thereof

The present invention provides a preparation method of particulate reinforced titanium matrix composite material, the preparation method includes: preparing reinforcing particles, the preparation of reinforcing particles includes the following steps: providing silicon nitride powder and zirconium carbide powder; using hydrofluoric acid to acid wash the silicon nitride powder and zirconium carbide powder to obtain the first one Mixed powders, in which the pickling time is 10_15 h; the first mixed powders are cleaned to obtain the second mixed powders; the second mixed powders are dried, and the second mixed powders are ball milled to obtain the third mixed powders; the third mixed powders are roasted at high temperature to obtain the reinforced particles; and the preheated powders are prepared. The reinforcing particles are preheated to obtain reinforcing particles; the preheated reinforcing particles are put into the liquid titanium alloy metal and stirred mechanically to obtain the liquid titanium alloy metal with reinforcing particles; and the particle reinforced titanium matrix composite is formed by centrifugal casting method.

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强钛基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，特别涉及一种颗粒增强钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
钛合金是以钛为基础加入一些其它元素而组成的合金，根据钛的上述两种结构的不同特点，在钛基上添加适当的合金元素，使其相变温度和成分含量逐渐改变就可得到不同组织的钛合金。根据钛合金基体组织的不同，钛合金可以分为以下三类：αβ合金，(α+β)合金以及β合金，我国分别用TA、TC、TB符号来表示，如TA7、TC4、TB2等。钛合金广泛应用于航空航天、汽车工业、化工工业、电力工业、生物医学、海水淡化产业等领域，是一种非常重要的金属材料。虽然钛合金是一种公认的强度高、高温性能稳定的优秀的金属材料，但是如何进一步提高钛合金的强度仍然是一项非常重要的课题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颗粒增强钛基复合材料及其制备方法，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：制备增强颗粒，所述制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对所述氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10-15h；清洗所述第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥所述第二混合粉末，并对所述第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对所述第三混合粉末进行高温焙烧，得到所述增强颗粒；预热所述增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将所述预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。优选地，上述技术方案中，所述氮化硅粉末的粒径为100-200目，所述碳化锆粉末的粒径为150-300目。优选地，上述技术方案中，以体积百分比计，所述氮化硅粉末体积占所述具有增强颗粒的钛合金金属液体积的1-4％，所述碳化锆粉末体积占所述具有增强颗粒的钛合金金属液体积的2-5％。优选地，上述技术方案中，所述高温焙烧的工艺为：气压0.01-0.05Pa，焙烧温度为800-900℃，焙烧时间为2-5h。优选地，上述技术方案中，在预热所述增强颗粒的步骤中，所述预热的工艺为：气压0.01-0.05Pa，预热温度为900-1000℃，预热时间为30-40min。优选地，上述技术方案中，所述机械搅拌的工艺为：搅拌时间为30-60min，搅拌速度为500-600r/min。优选地，上述技术方案中，所述球磨在真空条件下进行，所述球磨的工艺为：球磨时间为3-5h，转速为700-1000r/min。本专利技术还提供了一种颗粒增强钛基复合材料，该颗粒增强钛基复合材料是由上述方法制备的。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、在钛合金中加入氮化硅粉末以及碳化锆粉末，提高了钛合金的力学性能；2、为了促进氮化硅粉末以及碳化锆粉末与钛合金金属液的混合均匀程度，对氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行了球磨、酸洗处理，并对上述粉末进行了高温焙烧；3、为了在混合过程中保证金属液均匀流动，对氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行了预烧处理；4、特别设计了搅拌参数，使得在搅拌过程中金属液不飞溅。具体实施方式除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。本专利技术并不限定钛合金种类，本领域常规的钛合金种类都可以用作被增强基体，例如：TA7、TC4、TB2等，生产方法所用到的装置均是本领域公知的装置，装置的具体结构并非本专利技术的重点，为了避免模糊本专利技术的关键技术手段，不对装置本身进行具体介绍。实施例1以如下方法制备颗粒增强钛基复合材料：制备增强颗粒，制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10h；清洗第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥第二混合粉末，并对第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行高温焙烧，得到增强颗粒；预热增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。氮化硅粉末的粒径为100目，碳化锆粉末的粒径为150目。以体积百分比计，氮化硅粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的1％，碳化锆粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的2％。高温焙烧的工艺为：气压0.01Pa，焙烧温度为800℃，焙烧时间为5h。在预热增强颗粒的步骤中，预热的工艺为：气压0.01Pa，预热温度为900℃，预热时间为40min。机械搅拌的工艺为：搅拌时间为30min，搅拌速度为600r/min。球磨在真空条件下进行，球磨的工艺为：球磨时间为3h，转速为1000r/min。实施例2以如下方法制备颗粒增强钛基复合材料：制备增强颗粒，制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为15h；清洗第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥第二混合粉末，并对第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行高温焙烧，得到增强颗粒；预热增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。氮化硅粉末的粒径为200目，碳化锆粉末的粒径为300目。以体积百分比计，氮化硅粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的4％，碳化锆粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的5％。高温焙烧的工艺为：气压0.05Pa，焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h。在预热增强颗粒的步骤中，预热的工艺为：气压0.05Pa，预热温度为1000℃，预热时间为30min。机械搅拌的工艺为：搅拌时间为60min，搅拌速度为500r/min。球磨在真空条件下进行，球磨的工艺为：球磨时间为5h，转速为700r/min。实施例3以如下方法制备颗粒增强钛基复合材料：制备增强颗粒，制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10-15h；清洗第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥第二混合粉末，并对第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对第三混合粉末进行高温焙烧，得到增强颗粒；预热增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。氮化硅粉末的粒径为100-200目，碳化锆粉末的粒径为150-300目。以体积百分比计，氮化硅粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的1-4％，碳化锆粉末体积占具有增强颗粒的钛合金金属液体积的2-5％。高温焙烧的工艺为：气压0.01-0.05Pa，焙烧温度为800-900℃，焙烧时间为2-5h。在预热增强颗粒的步骤中，预热的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：制备增强颗粒，所述制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对所述氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10‑15h；清洗所述第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥所述第二混合粉末，并对所述第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对所述第三混合粉末进行高温焙烧，得到所述增强颗粒；预热所述增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将所述预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：制备增强颗粒，所述制备增强颗粒包括如下步骤：提供氮化硅粉末以及碳化锆粉末；使用氢氟酸对所述氮化硅粉末以及碳化锆粉末进行酸洗，得到第一混合粉末，其中，酸洗时间为10-15h；清洗所述第一混合粉末，得到第二混合粉末；干燥所述第二混合粉末，并对所述第二混合粉末进行球磨，得到第三混合粉末；对所述第三混合粉末进行高温焙烧，得到所述增强颗粒；预热所述增强颗粒，得到预热的增强颗粒；将所述预热的增强颗粒投入钛合金金属液中，并进行机械搅拌，得到具有增强颗粒的钛合金金属液；利用离心铸造法成型颗粒增强钛基复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮化硅粉末的粒径为100-200目，所述碳化锆粉末的粒径为150-300目。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以体积百分比计，所述氮化硅粉末体积占所述具有增强颗粒的钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕崇新，
申请(专利权)人：深圳万佳互动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44