三维球团微构型TiC增强钛基复合材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115747568A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211355225.XB22F3/14(2006.01)(22)申请日2022.11.01B22F3/105(2006.01)B22F9/04(2006.01)(71)申请人西安理工大学B22F1/065(2022.01)地址710048陕西省西安市碑林区金花南B22F1/12(2022.01)路5号(72)发明人李树丰师露刘磊刘慧颖王少迪潘登李少龙张鑫李波(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214专利代理师刘娜(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)C22C1/05(2023.01)C22C1/059(2023.01)权利要求书1页说明书10页附图7页(54)发明名称三维球团微构型TiC增强钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种三维球团微构型的TiC增强TMCs，按照质量百分比由以下组分组成：Ti‑TiC复合粉末90wt.％～99wt.％，铝粉1wt.％～6wt.％，钒粉0wt.％～4wt.％，以上各组分的质量百分比之和为100％；该材料的微构型设计保证复合材料强度的同时显著提升其塑性。制备方法为：将Ti‑TiC复合粉末、铝粉和钒粉球磨；将球磨粉末真空干燥得到Ti‑TiC‑Al‑V混合粉末；将Ti‑TiC‑Al‑V混合粉末预压成型，烧结致密化处理，得到产物；该制备方法操作简单，可控性高且成本低，解决了传统制备方法中存在的粉末污染、微观组织和结构不可控及结构缺陷问题，为TMCs的发展和应用提供了新思路。CN115747568ACN115747568A权利要求书1/1页1.一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料，其特征在于，所述TiC增强TMCs为三维球团微构型，其物相组成为α+β型双相钛合金和TiC颗粒，其中TiC颗粒以球团状均匀分布，TiC球团外层结构物相组成为α+β型双相钛合金组织，TiC球团间距为20μm～100μm。2.根据权利要求1所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料，其特征在于，TiC球团结构的粒径为10μm～250μm。3.根据权利要求1所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分组成：Ti‑TiC复合粉末90wt.％～99wt.％，铝粉1wt.％～6wt.％，钒粉0wt.％～4wt.％，以上各组份的质量百分比之和为100％。4.根据权利要求3所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料，其特征在于，所述Ti‑TiC复合粉末颗粒形状为近球形，粒径范围为10μm～250μm，Ti‑TiC复合粉中的TiC含量为1～10vol.％；所述铝粉为雾化球形粉体，粒径范围为20μm～30μm；所述钒粉为不规则形状，粉体粒径分布范围为5～20μm。5.一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤如下：步骤1、按照质量百分比分别称取：Ti‑TiC复合粉末90wt.％～99wt.％，铝粉1wt.％～6wt.％，钒粉0wt.％～4wt.％，以上各组份的质量百分比之和为100％；步骤2、将步骤1中称取的各组分加入低能球磨机中混合均匀；步骤3、经过低能球磨的粉末放入真空干燥箱中，真空干燥得到Ti‑TiC‑Al‑V的混合粉末；步骤4、将石墨模具的内壁及上下底面插入石墨纸，然后将Ti‑TiC‑Al‑V的混合粉末装入石墨模具中并进行预压，采用放电等离子烧结或热压烧结得到具有三维球团微构型的TiC增强TMCs。6.根据权利要求5所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中低能球磨机的工艺为：球料质量比2～10:1；球磨机转速为150r/min～300r/min；球磨时间为2～10h；球磨助剂为2ml～10ml的无水乙醇；磨球为氧化锆。7.根据权利要求5所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中真空干燥的条件为：温度40℃～90℃；干燥时间1h～8h。8.根据权利要求5所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中放电等离子烧结条件为：压力20～40MPa，烧结温度为1000℃～1300℃，烧结时间为1～5h。9.根据权利要求5所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中热压烧结条件为：压力20～40MPa，烧结温度为1000℃～1300℃，烧结时间为1～5h。10.根据权利要求5所述的一种三维球团微构型TiC增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述Ti‑TiC复合粉末颗粒形状为近球形，粒径范