一种高温抗氧化ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金基复合材料的制备方法，它涉及一种高温抗氧化Ｔｉ合金基复合材料的制备方法。它解决了目前钛合金的高温抗氧化能力差，高温环境中极易发生氧化、出现氧化层脱落，致使钛合金的尺寸不断缩小、其机械性能显著降低的问题，以及ＴｉＣｐ和ＴｉＢｗ均匀分布的钛合金基复合材料高温抗氧化性能提高效果不明显，仍然存在使用温度低，高温服役时间短的缺陷。制备方法：将Ｃ粉和Ｔｉ合金粉球磨混粉，然后真空烧结。本发明专利技术方法制备出的ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金基复合材料在提高Ｔｉ合金力学性能的基础上，大幅提高了复合材料的高温抗氧化能力，７００℃环境中氧化１５０ｈ，只有表层钛合金发生氧化，没有氧化层脱落发生，因此具有高温服役时间长的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高温抗氧化Ti合金基复合材料的制备方法。
技术介绍
钛合金因其优异的综合性能在航空航天、汽车工业、海洋工程、石油化工、 医疗卫生等领域得到了广泛应用。但是，钛合金的高温抗氧化能力差， 一般使 用温度仅为50(TC左右，如果在更高温度环境中极易发生氧化、出现氧化层脱 落(氧化脱皮)，而且随着氧化层的脱落，内部暴露出来的钛合金继续被氧化， 致使钛合金的尺寸不断縮小、其力学性能也显著降低，严重的威胁了钛合金部 件在高温环境中的使用安全性。TiCp (TiC颗粒)和TiBw (TiB晶须)被认为是钛合金基复合材料中最好 的增强体。因此，目前的研究都是致力于通过高能球磨或高温熔铸等方法制备 TiCp和TiBw均匀分布的钛合金基复合材料(如图1 2所示，图片来源:da Silva AA，dos Santos JF， Strohaecker TR.Microstructural and mechanical characterization of a Ti6A14V/TiC/10p composite processed by the BE-CHIP method. Compos Sci Technol 2005;65:1749-1755)，但是所制备出的Ti合金基复合材料的高温抗氧 化性能提高效果不明显，有些甚至降低了，仍然存在高温服役时间短的缺陷， 而且生产的成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决目前钛合金的高温抗氧化能力差，高温环境中极易发生氧 化、出现氧化层脱落，致使钛合金的尺寸不断縮小、其机械性能显著降低的问 题，以及TiCp和TiBw均匀分布的钛合金基复合材料高温抗氧化性能提效果 不明显，仍然存在高温服役时间短的缺陷，而提供的一种高温抗氧化TiCp/Ti 合金基复合材料的制备方法。高温抗氧化TiCp/Ti合金基复合材料按以下步骤制备按重量百分比将 0.6% 3%的C粉和余量的Ti合金粉进行球磨混粉，然后在压力为10~100MPa、 温度为900 150(TC的真空热压炉中真空热压烧结0.5 4h;即得到高温抗氧化TiCp/Ti合金基复合材料；其中Ti合金粉为球形、粒径为60~250^im， C粉粒 径为0.5~10,。本专利技术方法制备出的TiCp/Ti合金基复合材料在提高Ti合金力学性能的基 础上，大幅提高了复合材料的高温抗氧化能力。本专利技术方法制备出的TiCp/Ti 合金基复合材料在70(TC环境中氧化150h，只有表层钛合金发生氧化、颜色改 变，没有氧化层脱落发生，因此具有高温服役时间长的优点。附图说明图1是TiCp均匀分布于钛合金基复合材料组织结构中的高倍(X2000) 扫描图片，图2是TiCp均匀分布于钛合金基复合材料组织结构中的低倍扫描 图片，图3为球形Ti-6Al-4V粉电子显微镜观察图，图4为C粉电子显微镜观 察图，图5为具体实施方式三十四TiCp/Ti-6Al-4V复合材料低倍(X 100)电 子显微镜观察图，图6为具体实施方式三十四TiCp/Ti-6Al-4V复合材料高倍(X 1000)电子显微镜观察图，图7是Ti-6A1-4V在700。C环境中氧化20h后的形 貌图，图8是将TiCp均匀分布于Ti-6A1-4V中制备的复合材料在70(TC环境中 氧化40h后的形貌图，图9是具体实施方式三十四制备的TiCp/Ti-6Al-4V在 700。C环境中氧化150h后的形貌图，图10是Ti-6A1-4V在700。C环境中氧化 150h后的形貌图，图11是将TiCp均匀分布于Ti-6A1-4V中制备的复合材料在 70(TC环境中氧化150h后的形貌图，图12是具体实施方式三十四制备的 TiCp/Ti-6Al-4V放入混合强酸溶液中浸泡30分钟后的电子显微镜观察图，图 13是Ti-6A1-4V在700。C环境中氧化40h后的电子显微镜观察图，图14是具 体实施方式三十四制备的TiCp/Ti-6Al-4V在70(TC环境中氧化150h后的电子 显微镜观察图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方 式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式高温抗氧化TiCp/Ti合金基复合材料按以下 步骤制备:按重量百分比将0.6°/。~3%的C粉和余量的Ti合金粉进行球磨混粉， 然后在压力为10 100MPa、温度为900 1500。C的真空热压炉中真空热压烧结 0.5 4h;即得到高温抗氧化TiCp/Ti合金基复合材料；其中Ti合金粉为球形、粒径为60~250|im， C粉粒径为0.5 10pm。本实施方式通过球磨混粉将C粉均匀的粘附到Ti合金球形粉表面，有利于真空烧结反应生成的TiCp均匀包裹在Ti合金颗粒周围。本实施方式真空烧结反应生成的TiCp在Ti合金颗粒表面形成均匀的实心海绵状结构，能够阻隔Ti合金与外界环境的接触，可有效的抵抗高温氧化反应，并阻止氧化反应向TiCp/Ti合金基复合材料内部蔓延。通过反复大量实验证明本实施方式制备出的TiCp/Ti合金基复合材料较Ti合金基材料的抗压强度有较大提高，并可在高温环境中长时间连续使用，而且质量和尺寸基本不发生变化，力学性能也不降低，大幅的提高了TiCp/Ti合金基复合材料在高温环境中的稳定性、使用安全性。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一的不同点是Ti合金粉的含Ti量(质量)>80%。其它步骤及参数与实施方式一相同。纯Ti也适用本实施方式。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是Ti合金粉为钛合金TC4 (Ti画6Al画4V)、 TC5、 TC6、 TC7、 TC8、 TC9、 TCIO、 TCll、TC12、 TC13、 TC14、 TC15、 TC16、 TC17、 TC18、 TC19、 TC20、 TC21、高温钛合金TA12 、 TA14 、 TA15 、 TA16 、 TA17 、 TA18或TA19(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)粉。其它步骤及参数与实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一、二或三的不同点是球磨混粉工艺为球料比1 15:1、球磨转速为100~400r/min、球磨混粉时间为3 25h。其它步骤及参数与实施方式一、二或三相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是真空热压炉的真空度为0.8xlO々 1.2xlO"Pa。其它步骤及参数与实施方式一至四相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是真空热压炉的真空度为1.0xlO—2Pa。其它步骤及参数与实施方式一至四相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是按重量百分比将0.8%~2.8%的C粉和97.2%~99.2%的Ti合金粉进行球磨混粉。其它步骤及参数与实施方式一至六相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是按重量百分比将1.0%~2.5%的C粉和97.5%~99.0%的Ti合金粉进行球磨混粉。其它步骤及参数与实施方式一至六相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是按重量百分比将1.5%~2.0%的C粉和98.0% 98.5%的Ti合金粉进行球磨混粉。其它步骤及参数与实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温抗氧化ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金基复合材料的制备方法，其特征在于高温抗氧化ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金基复合材料按以下步骤制备：按重量百分比将０．６％～３％的Ｃ粉和余量的Ｔｉ合金粉进行球磨混粉，然后在压力为１０～１００ＭＰａ、温度为９００～１５００℃的真空热压炉中真空热压烧结０．５～４ｈ；即得到高温抗氧化ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金基复合材料；其中Ｔｉ合金粉为球形、粒径为６０～２５０μｍ，Ｃ粉粒径为０．５～１０μｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿林，黄陆军，许宏宇，张杰，郑镇洙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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