[发明专利]一种TiB2

说明书

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体公开了一种TiB₂颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，将原位生成有TiB₂颗粒的Al‑Ti‑B中间合金进行剧烈塑性变形，得到含有纳米及亚微米梯度尺度TiB₂颗粒的Al‑Ti‑B中间合金，其中纳米TiB₂颗粒的尺寸为50～1000nm；将含有纳米TiB₂颗粒的Al‑Ti‑B中间合金作为基体原材料，加入其他合金或合金进行熔炼铸造，得一种颗粒和基体的界面结合好，颗粒分布均匀弥散，综合性能优异的TiB₂颗粒增强铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，特别涉及一种TiB₂颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，实际应用中对材料性能的要求变得更加苛刻。特别是在航空航天、兵器制造等高尖端领域，结构材料在要求具备高强度高塑性的同时，还应该具有高的比刚度和比模量。而传统的金属材料，很难满足如此复杂的性能要求。比如，传统的铝合金，虽然其密度小，塑性及加工性能优，但是其绝对强度又不如钢铁材料和钛合金。因此，为满足一些高尖端领域对结构材料的复杂苛刻要求，金属基复合材料应运而生。

在众多金属基复合材料中，颗粒增强铝基复合材料由于其比强度高，比模量大，且可通过改变增强体颗粒的种类、颗粒大小以及体积分数等参数来调整复合材料的性能，以满足不同应用领域的性能要求，受到了广泛的关注与研究。颗粒增强铝基复合材料按照颗粒增强体的引入方法不同，可分为外加颗粒增强(粉末冶金工艺)和原位颗粒增强。

其中原位颗粒增强铝基复合材料是通过铝基体中的熔体反应直接生成的陶瓷颗粒，自生陶瓷颗粒尺寸小(微纳米级别)，且原位自生的陶瓷增强相体积分数往往小于10％，使复合材料由于陶瓷增强相的加入提高强度和模量的同时，能有效保持铝合金基体的塑性及机加工能力；因此，原位颗粒增强铝基复合材料在航空航天及兵器制造领域具有广泛的应用前景。

但原位颗粒增强铝基复合材料的制备过程是控制熔体自生反应和液相凝固的过程，由于自生反应生成的陶瓷颗粒为微纳米级别，大量的微纳米颗粒在铝合金熔体中由于界面能的驱动会团聚在一起，并在后续的凝固过程中被固液界面前沿推移，最终在基体凝固组织的晶界处发生大量团聚，使得原位自生的颗粒尺寸大小分布不均，大颗粒尺寸高达50～70μm，从而大大降低铝基复合材料的塑性。

基于此，本申请提供了一种颗粒分布均匀且颗粒与基体界面结合好的铝基复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明提供了一种颗粒分布均匀且颗粒与基体界面结合好的铝基复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种TiB₂颗粒增强铝基复合材料，将含有TiB₂纳米颗粒的Al-Ti-B中间合金与其他金属或合金熔炼而成，该材料中TiB₂颗粒尺寸为50～1000nm，TiB₂颗粒弥散分布在铝基体中。

1、本方案中TiB₂颗粒为纳米级，尺寸小使得TiB₂颗粒的形状在宏观上是比较规则的，这就使得凝固过程中TiB₂颗粒与铝基体界面的结合较好，从而使得铝基复合材料的综合性能得到较大的提高。

2、本方案中TiB₂颗粒由于其熔点较高(2950℃)，而铝基材料的熔炼温度通常不超过 800℃，这就使得在熔炼过程中，TiB₂颗粒不会产生熔化，性质和形状均比较稳定，对铝基组织的晶粒起到良好的细化作用，另外TiB₂颗粒由于弥散分布在铝基体中，进一步提高了铝基复合材料的综合性能。