一种三维网状结构原位TiC非连续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三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法包括：将粉料、分散剂、硝酸盐溶液和粘结剂混合球磨，得到浆料；再进行喷雾干燥，得到球形复合粉末；再在烃类气体、氢气和惰性气体的混合气体环境下，对所述球形复合粉末进行化学气相沉积处理，得到碳纳米管包覆的球形复合粉末；最后对所述碳纳米管包覆的球形复合粉末进行烧结，得到三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料；所述粉料包括以下组分：层状硅酸盐矿物粉末2％～5％；Co粉12％～25％；Ti粉余量；所述硝酸盐溶液中的硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍和硝酸镁。所得钛基复合材料提升硬度和耐磨性的同时，保持良好塑性和韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及金属基复合材料领域，特别涉及一种三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
钛合金比强度高、耐蚀性好，是理想的工程轻量化材料，在航空航天、生物医学、化工机械和国防工业中应用广泛。但钛合金硬度低、耐磨性差、承载能力有限，限制了其在苛刻环境及摩擦工况下的规模化应用。应用外加颗粒法或原位合成法制备非连续增强钛基复合材料，是提高钛合金力学性能，拓展钛合金应用领域的有效手段。然而，传统增强相均匀分布的钛基复合材料尽管在硬度和耐磨性方面得到显著提高，但材料的塑性和韧性大幅下降，材料高温性能改善不明显，可加工性变差。随着高性能钛合金材料需求量的不断提高，急需新的材料设计思路与合成方法，在进一步提高钛合金的硬度、耐磨性和高温性能的同时，保持材料的塑性、韧性和可加工性。根据H-S(Hashin-Shtrikman)理论及晶界强化理论，三维网状结构钛基复合材料利用具有三维网状结构的非连续增强体改善材料的强度、硬度和高温性能，借助网状结构包围的无增强体或贫增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/na)将粉料、分散剂、硝酸盐溶液和粘结剂混合球磨，得到浆料；/nb)对所述浆料喷雾干燥，得到球形复合粉末；/nc)在烃类气体、氢气和惰性气体的混合气体环境下，对所述球形复合粉末进行化学气相沉积处理，得到碳纳米管包覆的球形复合粉末；/nd)对所述碳纳米管包覆的球形复合粉末进行烧结，得到三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料；/n所述粉料包括以下质量比的组分：/n层状硅酸盐矿物粉末 2％～5％；/nCo粉 12％～25％；/nTi粉 ...

【技术特征摘要】
1.一种三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将粉料、分散剂、硝酸盐溶液和粘结剂混合球磨，得到浆料；
b)对所述浆料喷雾干燥，得到球形复合粉末；
c)在烃类气体、氢气和惰性气体的混合气体环境下，对所述球形复合粉末进行化学气相沉积处理，得到碳纳米管包覆的球形复合粉末；
d)对所述碳纳米管包覆的球形复合粉末进行烧结，得到三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料；
所述粉料包括以下质量比的组分：
层状硅酸盐矿物粉末2％～5％；
Co粉12％～25％；
Ti粉余量；
所述硝酸盐溶液中的硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍和硝酸镁。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐溶液中，各硝酸盐的浓度均为0.4～0.8mol/L；
所述硝酸盐溶液与所述粉料的质量比为50％～100％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述层状硅酸盐矿物粉末选自蛇纹石粉末、凹凸棒石粉末、蒙脱石粉末和海泡石粉末中的一种或几种；
所述层状硅酸盐矿物粉末的粒度为≤2μm；
所述Co粉的粒度为≤3μm；
所述Ti粉的粒度为≤5μm。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自无水乙醇、丙酮、乙二醇、正丙醇和水中的一种或几种；
所述粘结剂选自松香与松节油的混合物、聚乙烯醇、聚乙二醇和硅酸钠中的一种或几种；
所述分散剂与所述粉料的质量比为80％～100％；
所述粘结剂与所述粉料的质量比为10％～20％。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述喷雾干燥的条件为：进口温度150～300℃，出口温度90～120℃，雾化盘频率为240～300Hz；
所述步骤c)中，所述烃类气体选自乙炔、乙烷和甲烷中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：许一，于鹤龙，吉小超，孙军，邵诗波，宋占永，周新远，
申请(专利权)人：天润工业技术股份有限公司，中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：山东;37