一种钛基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110951991A(43)申请公布日2020.04.03(21)申请号201811121902.5(22)申请日2018.09.26(71)申请人沈阳铸造研究所有限公司地址110000辽宁省沈阳市铁西区云峰南街17号(72)发明人赵军刘时兵史昆任亚飞张志勇曲赫威刘宏宇刘鸿羽(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22B9/20(2006.01)B22F3/15(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开一种钛基复合材料及其制备方法。该方法可以减少复合材料中杂质元素的含量，大幅度降低复合材料的成分不均匀性，降低高体积分数（增强相体积分数大于15%）钛基复合材料的熔炼难度。具体为：真空自耗电极电弧凝壳熔炼炉使用的钛基复合材料电极采用粉末冶金工艺方法制备。将制备钛基复合材料的原料利用罐磨机进行真空混料，再将混好的材料倒入预先制备好的金属包套进行真空焊接封装，并检查焊接后包套是否漏气。再将封装好的包套进行热等静压工艺处理。将热等静压后得到的电极锭利用机械加工和酸洗的方法去除金属包套，将多个制备好的电极锭焊接成为真空自耗电极电弧凝壳炉使用的电极，利用真空自耗电极电弧凝壳炉进行真空离心浇注铸件。CN110951991ACN110951991A权利要求书1/1页1.一种钛基复合材料，其特征在于：其原料按重量分数配比包括如下成分：Al为5.5～6.8％、V为3.5～4.5％、Fe为0～0.30％、Si为0～0.15％、C为0.5～1.5％、B为2.5～6.7％、N为0～0.05％、H为0～0.015％、O为0～0.12％、余量为Ti。2.一种钛基复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)真空混料：将TC4钛合金粉末、B4C粉末混合放入混料罐中，采用分子泵对混料罐进行抽真空处理，设置罐磨机转速和混料时间，使粉料混合均匀；(2)粉料灌装：将上述步骤(1)混合好的粉料灌入金属包套中；(3)包套真空焊封：利用分子泵将灌好粉料的金属包套的真空度抽至1×10-2Pa以下，采用钨极氩弧焊机将包套封闭焊接，利用氦质谱仪检测包套是否漏气；(4)热等静压冶金结合：将步骤(3)中封装好的金属包套通过热等静压工艺处理，使其充分冶金结合，得到电极锭；(5)包套去除：用机械加工方法将步骤(4)中电极锭的金属包套大部分加工去掉，然后用酸液浸泡，通过腐蚀去除残余的包套材料，防止后续熔炼过程中杂质元素的混入；(6)电极制备：将步骤(5)处理好的电极锭焊接成为真空自耗电极电弧凝壳炉使用的电极；(7)钛基复合材料的浇注：将所述制得的自耗电极利用真空自耗电极电弧凝壳炉熔化，翻转水冷铜坩埚，将合金液体倒入铸型中，TiB和TiC增强相在熔化过程中原位生成。3.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述TC4钛合金粉末的粒径为80～150μm，所述B4C粉末的粒径为120～150μm。4.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中B4C粉末的加入量为TC4钛合金粉末和B4C粉末总重量的2.5～6.7wt％。5.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)真空混料条件为真空度低于1×10-1Pa，转速60～100r/min，混料时间30～60min。6.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)真空混料条件为转速60r/min，混料时间30min。7.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)热等静压条件为：100～140MPa氩气压力下，温度为910～930℃，保温2～2.5h，冷至300℃以下。8.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中金属包套材质为低碳钢。9.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)的电极直径为190×210mm，长度200～1500mm。10.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中增强相体积分数为15～35％。2CN110951991A说明书1/4页一种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制备技术，具体地说是一种将粉末冶金与真空自耗电极熔炼相结合的制备工艺技术。背景技术[0002]采用液压等技术进行混料制备钛基复合材料，这种方式混料过程海绵钛颗粒尺寸大(一般大于1mm)并且颗粒形状不规则，混料过程很难混合均匀，导致制备的母合金锭局部增强体偏析严重，导致熔化困难，需要多次重