原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品.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CN109971982A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910134185.8(22)申请日2019.02.22(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人路新潘宇李维斌杨芳曲选辉(74)专利代理机构北京辰权知识产权代理有限公司11619代理人佟林松(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)B22F1/02(2006.01)B22F3/10(2006.01)C22C14/00(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品(57)摘要本发明公开了一种原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品。该原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法包括以下步骤：将钛粉或钛合金粉加入粉末表面处理剂中配制成浆料；所述表面处理剂能够使得钛或钛合金粉表面形成一层有机包覆层；将干燥处理后的浆料与烧结及强化助剂进行球磨混粉，制备得到复合粉末，所述烧结及强化助剂为碳化钙或硼化钙；将复合粉末制坯后，进行烧结处理，冷却后制得制品。该制备方法通过表面包覆技术控制制备过程中增氧，同时利用烧结及强化助剂与基体中残留的O、C等间隙元素反应，原位生成多级纳米陶瓷颗粒增强相，提高材料的力学性能，从而解决了现有技术中制备钛基复合材料时存在的成本高的技术问题。CN109971982ACN109971982A权利要求书1/1页1.一种原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛粉或钛合金粉加入粉末表面处理剂中，密封惰性气体，搅拌后进行超声处理，配制成浆料；所述表面处理剂能够使得钛或钛合金粉表面形成一层有机包覆层；(2)将干燥处理后的所述浆料与烧结及强化助剂进行球磨混粉，制备得到复合粉末；其中，所述烧结及强化助剂为碳化钙或硼化钙；(3)将所述复合粉末制坯后，进行烧结处理，冷却后制得制品。2.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述钛粉或钛合金粉为氢化脱氢钛粉或钛合金粉，且其粒度中位径D50为10-40μm，氧含量小于等于0.15wt.％；所述烧结及强化助剂的粒度中位径D50为20-65μm，质量百分比为0.2-2。3.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述粉末表面处理剂包括以下原料：有机聚合物、氨基硅烷型偶联剂和有机溶剂，所述有机聚合物为聚碳硅烷，所述有机溶剂为甲苯或二甲苯，所述有机聚合物的浓度为0.003-0.05g/mL，所述氨基硅烷型偶联剂的浓度为0.002-0.01g/mL。4.根据权利要求3所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷型偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、3-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷或N,N-二甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷。5.根据权利要求3所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚碳硅烷与所述氨基硅烷型偶联剂的质量比为2-13：5-30。6.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌，搅拌时间为0.2-0.6h；所述超声处理在超声波清洗器中进行，超声时间为0.2-0.8h；所述浆料的固液比为1.2-3.5g/mL。7.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理在真空干燥箱内进行，温度为40-80℃，时间为1-3h。8.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨混粉的球磨转速为60-150r/min，球料比为3:1-6:1，球磨时间为1-4h。9.根据权利要求1所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结处理在真空条件下进行，真空度为10-2-10-4Pa，具体工艺为：从室温以2-8℃/min升温至500-900℃，保温时间为1-3h，进行第一阶段烧结；以2-4℃/min升温至1100-1300℃，保温时间为2-4h，进行第二阶段烧结。10.根据权利要求2-9任意一项所述的原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法制备得到的制品。2CN109971982A说明书1/9页原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品技术领域[0001]本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品。背景技术[0002]钛及钛合金因具有比强度高、热稳定性好、抗腐蚀性优异以及良好的生物相容性等特点而被广泛应用于航空航天、海洋工程、医用材料等各个领域。然而，