本发明专利技术涉及一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。所述方法如下：将TiB2粉和较小粒度的TC4钛合金粉球磨混合，得到混合均匀的浆料，蒸发去除所述浆料中的球磨介质，干燥，得到初步的混合粉体；初步的混合粉体与较大粒度的TC4钛合金粉球磨混合，得到最终的混合粉体；利用放电等离子烧结系统对所述最终的混合粉体进行烧结，得到烧结坯体。所述方法制得的TiB晶须增强钛基复合材料的钛基体的相组织由α相和β相组成，整体上呈现出细晶包围粗晶的赝核壳结构，提高了所述TiB晶须增强钛基复合材料的综合力学性能。合力学性能。合力学性能。
【技术实现步骤摘要】
一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法
[0001]本专利技术涉及一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法，属于金属基复合材料制备
技术背景
[0002]钛基复合材料具有高比强度、比模量和热稳定性等优点，广泛应用于航空航天、军事装备等诸多场合。钛基复合材料材料由多种钛合金和增强材料制成，其中由于TC4作为α+β双相钛合金具有优异的综合力学性能，并且TiB与钛基体具有较高的化学稳定性和相似的热膨胀系数，以TiB2和TC4为原料，通过原位反应制备得到TiB/TC4复合材料受到广泛研究。
[0003]根据资料显示，通过调控TiB在复合材料中的含量，可以实现TiB/TC4复合材料的强塑性匹配，但以往的研究多采用一种粒度的TC4粉体作为烧结原料，制备得到的TiB/TC4复合材料多为TiB晶须包围TC4晶粒的准连续网状结构。以往的研究表明，由具有高强度的细晶粒和具有良好延展性的粗晶粒组成的核壳结构可以有效地改善各种材料体系中的综合力学性能，然而，实现核
‑
壳结构的过程往往复杂且难以精确控制，导致材料性能存在很大的不确定性。
[0004]以TiB2粉末和两种不同粒度的TC4粉末为原料，严格控制不同粉体的比例，可以实现具有细晶包粗晶的赝核壳结构，从而调控TiB/TC4复合材料的力学性能，目前还未有相关报道。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法，所述方法以TiB2粉和两种粒度的TC4粉为原料，采用放电等离子烧结系统，利用其烧结效率高，外加压力和烧结气氛可控的优点，在较低的烧结温度下原位反应制备TiB/TC4复合材料，从而使材料具备优异的综合力学性能。
[0006]本专利技术的目的由以下技术方案实现：
[0007]一种TiB
‑
TiB2‑
Al复合陶瓷的快速制备方法，所述方法步骤如下：
[0008](1)将小粒度的TC4粉(记为S
‑
TC4)和TiB2粉加入球磨罐中，加入球磨介质，球磨使混合均匀，干燥，得到初步的混合粉体；将大粒度的TC4粉(记为L
‑
TC4)和初步的混合粉体加入球磨罐中，球磨使混合均匀，得到最终的混合粉体；
[0009]其中，所述最终的混合粉体中S
‑
TC4粉和L
‑
TC4粉的质量比为0.42:1；TiB2粉占总混合粉体质量的0～0.6％；
[0010]所述S
‑
TC4粉的粒径为0～25微米，L
‑
TC4粉的粒径为75～106微米，TiB2粉的粒径为50～100纳米；
[0011]所述球磨的参数为：第一步球磨的球磨介质为无水乙醇；球料比为2:1；球磨机转速为300r/min，球磨时间为8h；第二步球磨无球磨介质；球料比为2:1；球磨机转速为300r/min,球磨时间为0.5h。磨球由质量比为1:1的大玛瑙球和小玛瑙球组成；所述大玛瑙球的直
径为10mm，小玛瑙球的直径为5mm；
[0012]所述球磨采用SM
‑
QB行星式球磨机；
[0013]所述干燥过程优选为：
[0014]先将球磨完成后的混合泥浆于70～80℃下进行真空干燥，待球磨介质挥发完毕后，于30～80℃下干燥0.5～1h；
[0015]所述真空干燥优选采用真空旋转蒸发仪，其转速为40～100r/min；
[0016](2)采用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结处理，得到所述TiB/TC4复合材料；
[0017]其中，烧结过程为：
[0018]在真空度<15Pa，初始压力为1.2
±
0.2MPa下，先以100
±
10℃/min的升温速率进行升温，当温度升至850℃时，保持升温速率不变，并同时加压，加压速率为30
±
5MPa/min；待压力达50
±
2MPa后，降低升温速率，直到温度达到1050
±
10℃时保温保压5min；然后快速卸除压力，随炉冷却至200℃以下，出炉空冷；
[0019]所述烧结过程为：采用放电等离子烧结系统。
[0020]有益效果：
[0021](1)本专利技术所述方法选用TiB2粉和两种粒度的TC4粉的混合粉末为原料，采用放电等离子烧结系统进行烧结，电场会在烧结过程中清洁和活化所述混合粉末的颗粒表面，使混合粉末在较低的烧结温度下充分反应，烧结得到的TiB/TC4复合材料具有赝核壳结构，致密度高，韧性好，强度高，综合性能良好，可用于多种工业领域；
[0022](2)本专利技术的生产工艺简单易行，周期短，实用性强，利于工业化。
附图说明
[0023]图1为实施例4中的TiB/TC4复合材料的显微形貌。
[0024]图2为实施例1～4中制备的TiB/TC4复合材料的室温拉伸力学性能。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细的阐述。
[0026]以下实施例中所述TC4粉由清河县奔宇金属材料有限公司生产，S
‑
TC4的粒径为0～25微米，L
‑
TC4的粒径为75～106微米，纯度为99.95％；其各组分的质量百分含量(wt.％)如表1所示：
[0027]表1
[0028][0029]所述TiB2粉由宁夏机械研究院生产，其粒径为50～100纳米。
[0030]所述无水乙醇由北京市通广精细化工公司生产。
[0031]所述实际密度根据国标GB/T 1423
‑
1996《贵金属及其合金密度的测试方法》中规定的方法进行。
[0032]微观组织采用场发射扫描电子显微镜(Apreo C HiVac,FEI,USA)进行观察。
[0033]室温拉伸试验按照GB/T 228
‑
2002《金属材料室温拉伸试验方法》中规定的方法进行，拉伸测试所用试样标距尺寸为13mm
×
2.5mm
×
2mm。
[0034]所述致密度D的计算公式为：D＝P
实际
/ρ
理论
x100％，其中，ρ
实际
表示实际密度，ρ
理论
表示理论密度。
[0035]实施例1
[0036]一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法，所述方法步骤如下：
[0037](1)将14.8g S
‑
TC4粉与0g TiB2粉加入SM
‑
QB行星式球磨机的球磨罐中，并按球料比为2:1加入磨球和过量的无水乙醇；在300r/min的转速下，球磨8h，得到混合泥浆；将所述混合泥浆倒入真空旋转蒸发仪中，在转速为80r/min、水浴温度为70℃条件下转蒸0.5h，得到初始的混合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)将小粒度的TC4粉(记为S
‑
TC4)和TiB2粉加入球磨罐中，加入球磨介质，球磨使混合均匀，干燥，得到初步的混合粉体；将大粒度的TC4粉(记为L
‑
TC4)和初步的混合粉体加入球磨罐中，球磨使混合均匀，得到最终的混合粉体；其中，所述最终的混合粉体中S
‑
TC4粉和L
‑
TC4粉的质量比为0.42:1；TiB2粉占总混合粉体质量的0～0.6％；(2)采用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结处理，得到所述TiB/TC4复合材料；其中，烧结过程为：在真空度<15Pa，初始压力为1.2
±
0.2MPa下，先以100
±
10℃/min的升温速率进行升温，当温度升至850℃时，保持升温速率不变，并同时加压，加压速率为30
±
5MPa/min；待压力达50
±
2MPa后，降低升温速率，直到温度达到1050
±
10℃时保温保压5min；然后快速卸除压力，随炉冷却至200℃以下，出炉空冷。2.根据权利要求1所述的一种具有赝核壳结构的TiB/TC4材料制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张朝晖，程兴旺，孙元昊，王强，贾晓彤，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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