本发明专利技术涉及钛基复合材料的制备方法。本发明专利技术是要解决现有的层状钛基复合材料塑性差的技术问题。方法一：Ti颗粒与TiB2粉末球磨后加入聚乙醇溶液搅拌成糊状，涂抹在Ti板之间，干燥后得到三明治式板坯，再热压成型，得到层状钛基复合材料；方法二：Ti颗粒与TiB2粉末球磨后加入聚乙醇溶液搅拌成糊状，用双辊轧机练泥后，再陈腐，然后用双辊轧机轧成膜片，将该膜片夹在Ti板之间，压制后得到三明治式板坯；再经热压成型，得到层状钛基复合材料。本发明专利技术的层状钛基复合材料的延伸率为16％～18％，可用于航空领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛基复合材料的制备方法。
技术介绍
钛基复合材料以其高的比強度、比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的侯选材料。目前，层状钛基复合材料的传统生产エ艺有轧制复合、扩散焊接、机械连接、电化学沉积、热喷涂、表面堆焊和自耗电弧熔炼法。现有方法制备的钛基复合材料因其界面层较弱，层间往往存在孔洞，塑性达不到3%，甚至没发生屈服现象便发生脆性断裂。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的层状钛基复合材料塑性差的技术问题，而提供。本专利技术的按以下步骤进行一、混合粉末的制备按体积百分比称取85% 97%的粒径为80 200 y m Ti颗粒和3% 15%的粒径为3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4 5 : 1，在转速为100 250转/分钟的条件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步骤的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均匀粘附在球形Ti颗粒表面上，又能保证Ti颗粒不致破碎。ニ、粉末糊的制备按聚こ醇溶液与混合粉末的质量比为I : 20 25称取聚こ醇溶液与步骤ー制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的质量浓度为 1% 3% ；三、三明治式板坯的制备将步骤ニ制备的粉末糊涂抹在Ti板之间，然后放于温度为80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0. 5 3mm，钛板和粉末糊厚度之比为I : (I 3);四、热压成型将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300 500°C保温30min lh，然后再同时升温加压，将温度以10 20°C/min速度升温至1100 1300°C，将压强匀速升高至15 30MPa，并在此温度和压强下保持I 2h，然后降温至700 900°C，泄压，得到层状钛基复合材料。本专利技术的还可以按以下步骤进行一、混合粉末的制备按体积百分比称取85% 97%的粒径为80 200 iim Ti颗粒和3% 15%的粒径为3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4 5 : 1，在转速为100 250转/分钟的条件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步骤的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均匀粘附在球形Ti颗粒表面上，又能保证Ti颗粒不致破碎。ニ、粉末糊的制备按聚こ醇溶液与混合粉末的质量比为I : 20 25称取聚こ醇溶液与步骤ー制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的质量浓度为1% 3% ；三、采用双辊轧机对步骤ニ得到的粉末糊进行练泥I 3h，再陈腐12 36h后，用双辊轧机轧膜，得到膜片；将膜片夹在Ti板之间，然后放在压机中，在压强为5 20MPa的条件下压制备5-20min，得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0. 5 3mm，钛板和膜片厚度之比为I (I 3);四、热压成型将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300 500°C保温30min lh，然后再同时升温加压，将温度以10 20°C/min速度升温至1100 1300°C，将压强匀速升高至15 30MPa，并在此温度和压强下保持I 2h，然后降温至700 900°C，泄压，得到层状钛基复合材料。本专利技术利用大尺寸的基体Ti颗粒和小尺寸的增强体TiB2颗粒进行低能球磨，将增强体均匀弥散的粘附在基体颗粒上，既省时省力，又避免了氧化。然后利用粉末冶金法制备了层状钛基复合材料，在制备过程中TiB2与Ti发生反应生成TiB晶须，这种TiB晶须作为原位自生的增强体呈网状非均匀分布，与基体结合良好，起到极佳的增强效果，得到较好的力学性能，此外，TiB晶须起到良好的连接作用，令Ti板和Ti基复合材料层形成较强的界面。再次，低能球磨方式和基体与增强体尺寸因素造成TiB晶须呈网状分布于钛基体中，使得在烧结过程中由于热膨胀系数的不同，造成复合材料部位受压，而纯Ti部位受拉，这样起到提高均匀塑性变形的能力。根据仿生贝壳原理，通过调整Ti板和Ti基复合材料层的厚度和相对厚度以及钛基复合材料中增强体的含量，进而实现强度、塑性、断裂韧性以及高温性能的优化，相对于单体材料，钛基复合材料层和界面层对裂纹的偏转吸收断裂能以及钛板层对裂纹的钝化可使提高层状钛基复合材料韧性，使其表现出良好的延迟断裂的特性。本专利技术制备的层状钛基复合材料的延伸率为16% 18%。本专利技术制备的层状钛基复合材料用于航空领域。附图说明图I是试验一制备的层状钛基复合材料的截面照片；图2是试验一得到的层状钛基复合材料的Ti层与TiB/Ti层交界处的低倍率扫描电镜照片；图3是试验一得到的层状钛基复合材料的Ti层与TiB/Ti层交界处的高倍率扫描电镜照片；图4是试验一制备的层状钛基复合材料、对比的TiB/Ti复合材料和纯钛板的拉伸曲线图，其中a为试验一制备的层状钛基复合材料的拉伸曲线，b为作为对比的TiB/Ti复合材料的拉伸曲线，c为纯钛板的拉伸曲线；图5是试验ニ制备的层状钛基复合材料、对比的TiB/Ti复合材料和纯钛板的拉伸曲线图，其中a为试验ニ制备的层状钛基复合材料的拉伸曲线，b为作为对比的TiB/Ti复合材料的拉伸曲线，c为纯钛板的拉伸曲线；具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的按以下步骤进行一、混合粉末的制备按体积百分比称取85% 97%的粒径为80 200 ii m Ti颗粒和3% 15%的粒径为3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4 5 : 1，在转速为100 250转/分钟的条件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步骤的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均匀粘附在球形Ti颗粒表面上，又能保证Ti颗粒不致破碎。ニ、粉末糊的制备按聚こ醇溶液与混合粉末的质量比为I : 20 25称取聚こ醇溶液与步骤ー制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的质量浓度为1% 3% ；三、三明治式板坯的制备将步骤ニ制备的粉末糊涂抹在Ti板之间，然后放于温度为80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0. 5 3mm，钛板和 粉末糊厚度之比为I : (I 3);四、热压成型将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300 500°C保温30min lh，然后再同时升温加压，将温度以10 20°C/min速度升温至1100 1300°C，将压强匀速升高至15 30MPa，并在此温度和压强下保持I 2h，然后降温至700 900°C，泄压，得到层状钛基复合材料。本实施方式利用大尺寸的基体Ti颗粒和小尺寸的增强体TiB2颗粒进行低能球磨，将增强体均匀弥散的粘附在基体颗粒上，既省时省力，又避免了氧化。然后利用粉末冶金法制备了层状钛基复合材料，在制备过程中TiB2与Ti发生反应生成TiB晶须，这种TiB晶须作为原位自生的增强体呈网状非均匀分布，与基体结合良好，起到极佳的增强效果，得到较好的力学性能，此外，TiB晶须起到良好的连接作用，令Ti板和Ti基复合材料层形成较强的界面。再次，低能球磨方式和基体与增强体尺寸因素造成TiB晶须呈网状分布于钛基体中，使得在烧结过程中由于热膨胀系数的不同，造成复合材料部位受压，而纯Ti部位受拉，这样起到提高均匀塑性变形的能力。根据仿生贝壳原理，通过调整Ti板和Ti基复合材料层的厚度和相对厚度以及钛本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于层状钛基复合材料的制备方法按以下步骤进行 一、混合粉末的制备按体积百分比称取85% 97%的粒径为80 200 iim Ti颗粒和3% 15%的粒径为3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4 5 1，在转速为100 250转/分钟的条件下球磨4 12h，得到混合粉末； ニ、粉末糊的制备按聚こ醇溶液与混合粉末的质量比为I : 20 25称取聚こ醇溶液与步骤ー制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的质量浓度为1% ·3 % ； 三、三明治式板坯的制备将步骤ニ制备的粉末糊涂抹在Ti板之间，然后放于温度为·80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0. 5 3mm，钛板和粉末糊厚度之比为I : (I 3); 四、热压成型将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300 500°C保温30min lh，然后再同时升温加压，将温度以10 20°C /min速度升温至1100 1300°C，将压强匀速升高至15 30MPa，并在此温度和压强下保持I 2h，然后降温至700 900°C，泄压，得到层状钛基复合材料。2.根据权利要求I所述的层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中按体积百分比称取90% 95%的粒径为90 180iim Ti颗粒和5% 10%的粒径为5 8 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4. 2 4. 8 I，在转速为150 200转/分钟的条件下球磨6 10h，得到混合粉末。3.根据权利要求I或2所述的层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤ニ中聚こ醇溶液与混合粉末的质量比为I : 22 24。4.根据权利要求I或2所述的层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中烘干温度为90 110°C。5.根据权利要求I或2所述的层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中将三明治式板坯放在热压炉中，先升温至350 450°C保温40min 50 min，然后再同时升温加压，将温度以12 16°C /min速度升温至1200 1280°C，将压强匀速升高至18 25MPa，并在此温度和压强下保持I. 2 I. 8h，然后降温至750 850°C，泄压，得到层状钛基复合材料。6.层状钛基复合材料的制备方法，其特征在于层状...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿林，刘宝玺，黄陆军，王桂松，崔喜平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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