[发明专利]一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料，其特征在于，包括基体和增强相；其中，所述基体为纯钛或钛合金；所述增强相为TiB超高长径比纳米晶须，其含量为5～12vol.％，TiB纳米晶须的分布具有网状编织结构；所述纳米晶须的长度为5～30μm，直径50～300nm，长径比大于60；所述增强相的原料为纳米硼或纳米硼化物粉末，其粒度为30nm～100nm；复合材料制备中采用放电等离子体烧结，烧结温度为950～1100℃；

所述钛合金包括α、α+β或β钛合金；所述的α-Ti基复合材料抗拉强度为500-900MPa，伸长率为15％-30％；

所述的α+β-Ti基复合材料抗拉强度为1000-1300MPa，伸长率为6％-15％；所述的β-Ti基复合材料抗拉强度为800-1250MPa，伸长率为7％-22％。

2.如权利要求1所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)混料

将作为基体原料与增强相原料进行机械混料；

基体原料粉末的粒径小于150μm；增强相原料纳米添加粉的粒度为30nm～100nm；增强相原料的添加量为0.001～6.0wt.％；

所述基体为钛合金，基体原料为预合金粉末，包括Ti3Al2.5V、Ti5Al2.5Sn、Ti6Al4V、Ti6Al7Nb、Ti10V2Fe3Al或Ti5Mo5V2Cr3Al，或者Ti粉中添加0.001～15.0wt.％的Al、V、Fe、Mo、Mn、Nd、Cr、Cu、Sn、Ni或Zr粉；

所述增强相原料为纳米级的硼粉、四硼化碳粉、氮化硼粉、二硼化钛、六硼化镧粉、二硼化铝或硼化铁；

b)预成型及烧结

将混合粉末置入石墨模具中，烧结工艺采用放电等离子体烧结，即得到TiB纳米晶须增强钛基复合材料；其中，烧结温度为950～1100℃，烧结压力为30～55MPa，烧结时间为3～30min。

3.如权利要求2所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a)中，用混料机低转速混料，转速为60～180r/min，球料比为1:1～2:1，混料时间为2～4h。

4.如权利要求2所述的硼化钛纳米晶须增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的α-Ti基复合材料抗拉强度为500-900MPa，伸长率为15％-30％；所述的α+β-Ti基复合材料抗拉强度为1000-1300MPa，伸长率为6％-15％；所述的β-Ti基复合材料抗拉强度为800-1250MPa，伸长率为7％-22％。