一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及有色金属加工技术领域，具体涉及一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法。该制备方法包括步骤：制备TiBw增强钛基复合材料锭坯，将TiBw增强钛基复合材料锭坯加工成棒材；将棒材制备成TiBw增强钛基复材球形粉末，并筛分成不同粒径；将TiBw增强钛基复材球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行低温预烧结制备出钛基复合材料坯料，粉末内部形成弥散分布的纳米级TiB；对钛基复合材料坯料进行保温处理，然后进行热变形，使得钛基复合材料坯料中的TiB2相完全反应，得到微纳两级TiB增强钛基复合材料。该跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法的目的是解决TiB增强钛基复合材料中的TiB尺寸和分布调控难度大的问题。大的问题。大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属加工
，具体涉及一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有优异的比强度、耐磨性及耐高温性能等优异性能，在航空、航天、汽车工业、武器装备等领域具有广阔的应用前景。
[0003]目前非连续增强钛基复材主要制备方法有烧结法及熔铸法两种方式，粉末法制备的钛基复材中TiBw分布在钛合金颗粒周围，内部无增强相分布，若添加增强相过多会形成聚集区；熔铸法制备的钛基复材中TiBw多为长条状，尺寸较大，因铸锭凝固特性，尚无有效调控方法。如专利(ZL200810136852.8)提出了一种网状结构TiBw/Ti合金基复合材料制备方法，可有效调控TiB分布状态及改善钛基复材室温塑性，解决了粉末冶金法制备DRTMCS脆性大的瓶颈问题；但增强相分布在粉末颗粒周围，而在网状结构内部的基体中几乎没有增强相，且不易调控TiB尺寸。
[0004]目前粉末法制备的钛基复材中TiBw较多时易形成聚集，且尺寸调控困难；熔铸法制备的钛基复材中TiBw多为长条状，尺寸较大，含量较多时也会形成聚集，导致增强效果受限；采用钛基复材粉末直接烧结制备锭坯时，由于钛基复材粉末内部硼化物为亚稳态，经高温烧结制备后会聚集长大，很难保留细小分布状态，因此对TiBw尺寸及分布尚无较好的调控方法。
[0005]因此，专利技术人提供了一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法。

技术实现思路
/>[0006](1)要解决的技术问题
[0007]本专利技术实施例提供了一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料及其制备方法，解决了TiB增强钛基复合材料中的TiB尺寸和分布调控难度大的技术问题。
[0008](2)技术方案
[0009]本专利技术的第一方面提供了一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]制备TiBw增强钛基复合材料锭坯，将所述TiBw增强钛基复合材料锭坯加工成棒材；
[0011]将所述棒材制备成TiBw增强钛基复材球形粉末，并筛分出设定粒径尺寸的目标球形粉末；
[0012]将所述目标球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行低温预烧结制备出钛基复合材料坯料，粉末内部形成弥散分布的纳米级TiB；
[0013]对所述钛基复合材料坯料进行保温处理，然后进行热变形，使得所述钛基复合材料坯料中的TiB2相完全反应，得到微纳两级TiB增强钛基复合材料。
[0014]进一步地，所述TiBw增强钛基复合材料锭坯中TiBw的体积分数的取值范围为(0，5％)。
[0015]进一步地，球磨混粉过程中添加的TiB2粉末的体积分数的取值范围为(0，5％)。
[0016]进一步地，所述将所述目标球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行热压预烧结制备出钛基复合材料坯料，具体为：
[0017]将所述TiBw增强钛基复材球形粉末和所述TiB2粉末进行低能球磨混粉，球料比为(2～8):1，转速为100～300r/min，球磨时间为5～15h；热压预烧结的压力为10～30MPa，保温保压时间为0.5～3h。
[0018]进一步地，所述TiBw增强钛基复材球形粉末的尺寸为50～150μm，所述TiB2粉末的尺寸为1～5μm。
[0019]进一步地，所述设定温度为800～1200℃。
[0020]进一步地，保温处理的保温时间为T＝H
×
(1～2)min，H为坯料厚度，单位为mm。
[0021]进一步地，所选热变形为等温锻造变形，等温锻造变形的温度为800～1200℃，变形速率为0.0001s
‑1～0.1s
‑1。
[0022]本专利技术的第二方面提供了一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料，采用上述制备方法进行制备。
[0023]进一步地，基体颗粒内部的纳米尺度TiB相呈弥散分布，基体颗粒边界处的微米尺度TiB相呈网状分布。
[0024](3)有益效果
[0025]综上，本专利技术通过采用TiBw增强钛基复材粉末与TiB2混粉烧结制备钛基复材锭坯，通过低温预烧结和热变形处理，在保证TiB2完全反应的同时，实现了基体颗粒内部纳米尺度TiB相弥散分布，基体颗粒边界处微米尺度TiB相网状分布，形成微纳跨尺寸的TiB增强钛基复材，有效调控了粉末颗粒内部及边界处TiBw尺寸和分布，可使材料强塑性能获得较好的提升。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术实施例提供的一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料的制备方法的流程示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例1提供的一种TiBw/TA15复合材料组织照片示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例1提供的一种TiBw/TA15复合材料二级TiBw形貌照片示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的
任何修改、替换和改进。
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料的制备方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
[0033]S100、制备TiBw增强钛基复合材料锭坯，将TiBw增强钛基复合材料锭坯加工成棒材；
[0034]S200、将所述棒材制备成TiBw增强钛基复材球形粉末，并筛分出设定粒径尺寸的目标球形粉末；
[0035]S300、将目标球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行低温预烧结制备出钛基复合材料坯料，粉末内部形成弥散分布的纳米级TiB；
[0036]S400、对钛基复合材料坯料进行保温处理，然后进行热变形，使得钛基复合材料坯料中的TiB2相完全反应，得到微纳两级TiB增强钛基复合材料。
[0037]在上述实施方式中，TiB的反应析出及长大主要受加热温度影响，因此，在预烧结处理时，通过降低烧结温度，控制基体颗粒内部TiB长大程度，获得弥散分布的近纳米级的TiB。但低温烧结会常来颗粒边界处TiB2反应不充分，形成微孔洞等问题。因此，经低温烧结后开展热变形处理，通过持续的等温低速率变形，可以进一步改善基体颗粒边界处的TiB2反应情况，使得TiB2完全反应生成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨尺寸TiB增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：制备TiBw增强钛基复合材料锭坯，将所述TiBw增强钛基复合材料锭坯加工成棒材；将所述棒材制备成TiBw增强钛基复材球形粉末，并筛分出设定粒径尺寸的目标球形粉末；将所述目标球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行低温预烧结制备出钛基复合材料坯料，粉末内部形成弥散分布的纳米级TiB；对所述钛基复合材料坯料进行保温处理，然后进行热变形，使得所述钛基复合材料坯料中的TiB2相完全反应，得到微纳两级TiB增强钛基复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述TiBw增强钛基复合材料锭坯中TiBw的体积分数的取值范围为(0，5％)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，球磨混粉过程中添加的TiB2粉末的体积分数的取值范围为(0，5％)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述目标球形粉末和TiB2粉末进行球磨混粉，然后在设定温度下进行热压预烧结制备出钛基复合材料坯料，具体为：将所述TiBw增强钛基复材球形粉末和所述TiB2粉末进行低能球磨混粉，球...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富鑫，乔虹，付明杰，张书铭，刘莹莹，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：