一种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CN115287498A(43)申请公布日2022.11.04(21)申请号202210779749.5(22)申请日2022.07.04(71)申请人西安工业大学地址710021陕西省西安市金花北路4号(72)发明人张嘉晨杨忠杨喜岗杨伟陶栋李建平(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223专利代理师庄华红(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种TiC增强钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明属于钛基复合材料技术领域，公开了一种低成本高性能TiC增强钛基复合材料及其制备方法，所述TiC增强钛基复合材料由以下元素成分为组成：Ti：88.5％～92.5％、Cr：6.5％～11.5％、C：0.4％～1.5％，其余为不可避免的杂质；其制备方法为：将海绵钛经超声处理除去杂质后，与铬源、碳源依次置于真空电弧炉中，于压力为350～650Pa的氩气氛围下进行熔炼处理，即所述TiC增强钛复合材料。本发明使用海绵钛颗粒和碳化铬化合物陶瓷粉末，显著地降低了原材料成本；相比传统的钛合金制备加工方式相比，借助成本较低、工艺灵活的真空电弧熔铸法通过原位反应制备出具有良好力学性能的TiC增强钛基复合材料。CN115287498ACN115287498A权利要求书1/1页1.一种TiC增强钛复合材料，其特征在于，按质量百分数计，由以下元素成分为组成：Ti：88.5％～92.5％、Cr：6.5％～11.5％、C：0.4％～1.5％，其余为不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述TiC增强钛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，以碳化铬粉末作为铬源和碳源，按照上述配比关系，分别称取相应质量的钛源和碳化铬粉末备用；步骤2，将称取好的钛源与碳化铬粉末置于真空电弧炉中，依次进行气体净化处理和抽真空处理，随后，于惰性气体氛围下进行熔炼处理，获得的铸锭即为所述TiC增强钛复合材料。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛源与碳化铬在加入至真空电弧炉中时，采用一层钛源、一层碳化铬、一层钛源的方式加入。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述熔炼处理的工艺为：S1，以100～300A的熔化电流熔炼2～5min，使得纯单质钛锭完全熔化，以便吸收炉内剩余的游离氧；S2，调节熔化电流至400～550A，继续熔炼至各个制备原料均完全熔融；S3，加入5～15A的电磁搅拌电流搅拌处理4～6min，使合金成分充分均匀；随后，调节熔化电流至100～200A继续熔炼1～2min。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，重复所述熔炼处理至少5次，获得成分均匀的钛基复合材料铸锭。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛源为海绵钛颗粒，且所述海绵钛颗粒的纯度≥99.5％。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述海绵钛颗粒在熔炼处理前还经过超声处理，以除去海绵钛表面杂质。8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述海绵钛粒度为3～8mm。9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳化铬粉末中，Cr元素质量占比为86.7％、C元素质量占比为13.3％；且所述碳化铬粉末的纯度≥99.9％。10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛源与碳化铬的质量比为88.5％～92.5％:7.5％～11.5％。2CN115287498A说明书1/5页一种TiC增强钛基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及钛基复合材料技术领域，尤其涉及一种TiC增强钛基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]钛及钛合金具有低密度、优良耐热性和高比强度的特点，在航空航天、化工、海洋和生物医药等行业显示出巨大的应用潜力。然而，传统的钛合金存在硬度低、强度不足、耐磨性差的问题，而且钛合金的应用还受到原材料和制造成本高的限制，这使得材料性能的快速增长难以满足现代科学技术的要求。所以，开发低成本、高性能且具有近净形制造能力的复合材料是非常重要的。[0003]目前，高性能钛合金一般通过在合金中添加较多的β稳定元素以达到较高时效强化效应，而现有技术中通常采用的β稳定元素有Mo、V、Nb等，Mo、V、Nb等β稳定元素虽然能够实现对钛合金性能的改善，但是Mo、V、Nb等β稳定元素价格均比较昂贵，导致制备成本较高，经济效益较低；而且，现有技术中在钛合金中添加Mo、V、Nb等元素时，需要采用复杂的锻造工艺，操作复杂，导致制备难度较大；上述问题均不利于大规模生产钛合金材料。[0004]为此，本发明提供一种TiC增强钛基复合材料及其制备方法。发