本发明专利技术公开了一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8-48小时，Si粉与C粉的质量比为2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5-20%，继续研磨4-10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80-95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-40%，模压成型，制成坯料；（3）将坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700-900℃烧结0.5-3小时，然后升温至1300-1500℃，在氩气氛中烧结0.5-3小时。该方法所得复合材料增强相原位生成，界面连接紧密、强度提高、适合工业规模。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及SiC-Ti6A14V新的制备技术，提高强度的
技术介绍
Ti6A14V具有比强度高、热强性好、耐蚀及生物相容性好等优点，被成功用于航空航天、石油化工、生物医疗等领域，但其耐磨性差以及易发生粘着的缺点，限制了它的应用，因而发展SiC增强复合材料是必要的选择。用铸造和锻造技术制备的Ti6A14V合金件已被成功地应用在高
，如军用和商业飞机的机身结构件。但是，用锻造和铸造方法生产钛合金，由于工艺复杂、成材率低、产品成本高以及后续加工困难，阻碍了其更为广泛的应用。粉末冶金钛合金研究始于20世纪50年代。最早采用预合金法(Pre-alloying, PA)制备钛合金，但是生产成本对于民用领域仍显昂贵，使其应用受到制约。20世纪80年代后期，混合元素法(Blendingelements, BE)制备钛合金得到较快的发展。目前SiC纤维增强钛基复合材料由于具有较高的比强度和比刚度，在600-1000°C时能够保持较好的疲劳和蠕变性能，成为航空材料的研究热点。但该复合材料在成型和高温使用过程中，纤维和基体之间容易发生界面反应，会对力学性能造成严重影响。其次，钛合金基体和SiC纤维的热膨胀系数相差很大，复合材料界面将会产生很大的残余热应力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有SiC_Ti6A14V容易出现晶界弱连接、复合材料强度降低等现象而进行的原位SiC增强Ti6A14V复合材料。使用钛粉、母合金粉、适量的机械合金化的Si粉和C粉、适量的SiO2粉，模压、真空烧结，获得原位SiC增强钛合金。可连续生产，适用于工业规模。·一种原位SiC颗粒增强Ti6A14V的制备方法，它的步骤如下:(I)将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8-48小时，Si粉与C粉的质量比为2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5-20%，继续研磨4-10小时得到混合料；(2)将钛粉、母合金粉60A140V和步骤(I)中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80-95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-40%，模压成型，制成坯料；(3)将步骤(2)中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700-900°C烧结0.5-3小时，然后升温至1300-1500°C，在氩气氛中烧结0.5-3小时。所述步骤(I)中的Si粉、C粉、SiO2粉的目数为300-500目。所述步骤(2)中的钛粉、母合金粉的目数为300-500目。所述步骤(2)中混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20-30%。所述步骤(3)中真空烧结炉底部铺有Si粉，Si粉的质量为坯料质量的3-8 %。通过在Ti6A14V基体中原位生成SiC颗粒增强相，可以完全消除界面的弱连接，消除残余应力，获得抗压强度达到22-35MPa钛基复合材料。先使C粉和Si粉机械合金化，然后加入SiO2继续高能研磨，以上混合粉料加入钛粉和母合金粉混合均匀后模压成型，真空两段烧结后获得较高抗压强度性能的颗粒增强钛合金。该方法所得复合材料增强相原位生成，界面连接紧密、强度提高、适合工业规模。具体实施例方式实施例1 一种原位SiC颗粒增强Ti6A14V的制备方法，它的步骤如下:(I)将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨48小时，Si粉与C粉的质量比为2:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的20%,继续研磨10小时得到混合料；(2)将钛粉、母合金粉和步骤(I)中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5%，模压成型，制成坯料；(3)将步骤(2)中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700°C烧结0.5小时，然后升温至1300°C，在氩气氛中烧结0.5小时。测试试样抗压强度达到23MPa。 实施例2 一种原位SiC颗粒增强Ti6A14V的制备方法，它的步骤如下:(I)将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8小时，Si粉与C粉的质量比为3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5%，继续研磨10小时得到混合料；(2)将钛粉、母合金粉和步骤(I)中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的15%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，模压成型，制成坯料；(3)将步骤(2)中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在800°C烧结0.5-3小时，然后升温至1400°C，在氩气氛中烧结2小时。测试试样抗压强度达到25MPa。实施例3 一种原位SiC颗粒增强Ti6A14V的制备方法，它的步骤如下:(I)将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨30小时，Si粉与C粉的质量比为2.5:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的15%，继续研磨8小时得到混合料；(2)将钛粉、母合金粉和步骤(I)中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的90%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的10%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的30%，模压成型，制成坯料；(3)将步骤(2)中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在800°C烧结2小时，然后升温至1400°C，在氩气氛中烧结2小时。测试试样抗压强度达到24MPa。实施例4 一种原位SiC颗粒增强Ti6A14V的制备方法，它的步骤如下:(I)将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨35小时，Si粉与C粉的质量比为3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的15%，继续研磨6小时得到混合料；(2)将钛粉、母合金粉和步骤(I)中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的85%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，模压成型，制成坯料；(3)将步骤(2)中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在900°C烧结2小时，然后升温至1500°C，在氩气氛中烧结I小时。实施例5 将5g钛粉、Ig母合金粉均匀混合；Si粉和C粉高能研磨40小时，加入二氧化硅粉末继续研磨4小时，取出称取1.6g，并和钛合金粉均匀混合。以上混合料压制成5 X 5 X 40mm的坯料，移至铺有少量硅粉的真空烧结炉中于900°C保温I小时，然后升温至1350°C通入氩气保温1.5小时。测试试样抗压强度达到22MPa。实施例6 将5g钛粉、Ig母合金粉均匀混合；Si粉和C粉高能研磨40小时，加入二氧化硅粉末继续研磨4小时，取出称取2g，并和钛合金粉均匀混合。以上混合料压制成5 X 5 X 40mm的坯料，移至铺有少量硅粉的真空烧结炉中于800°C保温I小时，然后升温至1400°C通入氩气保温1.0小时。测试试样抗压强度达到25MPa。上述实施例中，步骤(I)中的Si粉、C粉、SiO2粉的目数为300-500目，步骤(2)中的钛粉、母合金粉的目数为300-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8?48小时，Si粉与C粉的质量比为2?3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5?20%，继续研磨4?10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80?95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5?20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5?40%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700?900℃烧结0.5?3小时，然后升温至1300?1500℃，在氩气氛中烧结0.5?3小时。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张小立，王志新，张瑞杰，刘红燕，刘英，张照军，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：
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