專利名稱：一種TiB晶須增強鈦基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料的制備，具體說是涉及一種TiB晶須增強鈦基復(fù)合材 料的制備方法。
背景技術(shù)：
Ti基復(fù)合材料可明顯改善Ti合金基體的顯微組織(亞結(jié)構(gòu)、位錯密度及組態(tài)以及 晶粒尺寸等)，進(jìn)而提高基體的常溫和高溫力學(xué)性能，具有更為優(yōu)異的比強度、比剛度和良 好的耐磨、耐蝕及熱強性能，在航空航天領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。采用Ti基復(fù)合材 料代替?zhèn)鹘y(tǒng)合金，可大幅度提高飛機、導(dǎo)彈的發(fā)動機推重比、續(xù)航時間和突防能力，用于衛(wèi) 星及宇宙空間站可顯著降低運載火箭的重量及燃料消耗。因此Ti基復(fù)合材料在航空航天 等領(lǐng)域的應(yīng)用將具有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)效益和軍事價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了提供一種用于制備TiB晶須增強鈦基復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn)
本發(fā)明的TiB晶須增強鈦基復(fù)合材料的制備方法包括下述步驟
a、按重量百分比取Ti粉10 50%、B粉10 50%及溶劑化添加劑Al粉2 4%、Ti或Ti合 金30 75% ；
b、首先將步驟a所取的Ti粉、B粉及溶劑化添加劑Al粉混勻壓實，再與Ti或Ti 合金一起在水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化；所述Ti粉、B粉在溶劑化添加劑的促進(jìn)下在 80(T95(TC下發(fā)生反應(yīng)，保溫30min后生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相；之后繼續(xù)加熱升溫 至168(T175(TC，使得Ti或Ti合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混 合，制得Ti基復(fù)合材料熔體，并澆注成形。本發(fā)明通過對Ti粉、B粉及溶劑化添加劑粉末混合比例、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間加 以控制，進(jìn)而控制TiB增強纖維的尺寸；同時感應(yīng)熔化的強烈電磁攪拌作用將TiB纖維彌散 均布于Ti熔體中，水冷銅坩堝也避免了普通感應(yīng)熔化過程中的坩堝污染，加之TiB與Ti合 金的化學(xué)相容性較好，這就使得該工藝制得的Ti-TiB熔鑄自生復(fù)合材料具有清潔的界面 和均勻的分布。采用此方法制備出的TiB/Ti基復(fù)合材料中TiB增強相為細(xì)小的晶須，長約 10 15ym，i@^J 1. 5ym。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的所制備出的TiB晶須的彌散強化作用將使該復(fù)合材料具有優(yōu)異的常溫及高 溫力學(xué)性能。該鈦基復(fù)合材料成本低廉，制備成形一體化，快捷完成，可方便批量生產(chǎn)，且力 學(xué)性能優(yōu)異，可用于飛機、導(dǎo)彈、火箭、坦克渦輪發(fā)動機的葉片、超高速導(dǎo)彈尾翼、殼體、衛(wèi)星 支架等要求高溫、高強、輕質(zhì)的航空航天器復(fù)雜構(gòu)件。
具體實施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實施例做進(jìn)一步描述 實施例1
a、按重量百分比取鈦(Ti)粉16%、硼(B)粉16%、溶劑化添加劑鋁(Al)粉3%、以及鈦合 金 65% ；
b、首先將Ti粉、B粉、溶劑化添加劑Al粉三種粉末混勻壓實，之后再與鈦合金一起在 水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化，在80(T85(TC下保溫30min，使得Ti粉、B粉在溶劑化添加劑 Al粉的促進(jìn)下發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相，隨后繼續(xù)加熱，在168(Tl70(rC 的條件下使鈦合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混合，制得Ti基復(fù) 合材料熔體，并澆注成形。采用此方法制備出的TiB/Ti合金基復(fù)合材料中TiB增強相為細(xì)小的晶須，長約 10 15ym，i@^J 1. 5ym。實施例2:
a、按重量百分比取Ti粉16%、B粉16%、溶劑化添加劑Al粉3%、以及海綿鈦65%；
b、首先將Ti粉、B粉、溶劑化添加劑Al粉三種粉末混勻壓實，之后再與海綿鈦一起在 水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化，在90(T95(TC下保溫30min，使得Ti粉、B粉在溶劑化添加劑 Al粉的促進(jìn)下發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相，隨后繼續(xù)加熱，在168(Tl70(rC 的條件下使海綿鈦基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混合，制得Ti基復(fù) 合材料熔體，并澆注成形。采用此方法制備出的TiB/Ti基復(fù)合材料中TiB增強相為細(xì)小的晶須，長約 10 15ym，i@^J 1. 5ym。實施例3:
a、按重量百分比取鈦(Ti)粉20%、硼(B)粉25%、溶劑化添加劑鋁(Al)粉3%、以及鈦合 金 52% ；
b、首先將Ti粉、B粉、溶劑化添加劑Al粉三種粉末混勻壓實，之后再與鈦合金一起在 水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化，在80(T85(TC下保溫30min，使得Ti粉、B粉在溶劑化添加劑 Al粉的促進(jìn)下發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相，隨后繼續(xù)加熱，在168(T170(TC 的條件下使鈦合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混合，制得Ti基復(fù) 合材料熔體，并澆注成形。采用此方法制備出的TiB/Ti合金基復(fù)合材料中TiB增強相為細(xì)小的晶須，長約 10 15ym，i@^J 1. 5ym。實施例4:
a、按重量百分比取鈦(Ti)粉觀％、硼(B)粉觀％、溶劑化添加劑鋁(Al)粉4%、以及鈦合
金 40% ；
b、首先將Ti粉、B粉、溶劑化添加劑Al粉三種粉末混勻壓實，之后再與鈦合金一起在 水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化，在80(T85(TC下保溫30min，使得Ti粉、B粉在溶劑化添加劑 Al粉的促進(jìn)下發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相，隨后繼續(xù)加熱，在168(Tl70(rC的條件下使鈦合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混合，制得Ti基復(fù) 合材料熔體，并澆注成形。 采用此方法制備出的TiB/Ti合金基復(fù)合材料中TiB增強相為細(xì)小的晶須，長約 10 15ym，i@^J 1. 5ym。
權(quán)利要求
1. 一種TiB晶須增強鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述方法包括下述步驟a、按重量百分比取Ti粉10 50%、B粉10 50%及溶劑化添加劑Al粉2 4%、Ti或Ti合 金30 75% ；b、首先將步驟a所取的Ti粉、B粉及溶劑化添加劑Al粉混勻壓實，再與Ti或Ti 合金一起在水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化；所述Ti粉、B粉在溶劑化添加劑的促進(jìn)下在 80(T95(TC下發(fā)生反應(yīng)，保溫30min后生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相；之后繼續(xù)加熱升溫 至168(T175(TC，使得Ti或Ti合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混 合，制得Ti基復(fù)合材料熔體，并澆注成形。
全文摘要
一種TiB晶須增強鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述方法包括下述步驟a、按重量百分比取Ti粉10~50%、B粉10~50%及溶劑化添加劑Al粉2~4%、Ti或Ti合金30~75%；b、首先將步驟a所取的Ti粉、B粉及溶劑化添加劑Al粉混勻壓實，再與Ti或Ti合金一起在水冷銅坩堝中真空感應(yīng)熔化；所述Ti粉、B粉在溶劑化添加劑的促進(jìn)下在800~950℃下發(fā)生反應(yīng)，保溫30min后生成細(xì)小的TiB陶瓷纖維增強相；之后繼續(xù)加熱升溫至1680~1750℃，使得Ti或Ti合金基體熔化并在電磁攪拌作用下與TiB陶瓷增強相均勻混合，制得Ti基復(fù)合材料熔體，并澆注成形。
文檔編號C22C101/22GK102134692SQ20111011896
公開日2011年7月27日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者歷長云, 王有超, 王海燕, 王狂飛, 米國發(fā), 鄭喜平, 陳立林 申請人:河南理工大學(xué)