[发明专利]一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料，其特征在于结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料以工业纯钛和金刚石为原料，通过粉末冶金方法向材料内靶向引入TiCp和金刚石作为增强相；所述工业纯钛为钛粉，金刚石为金刚石粉；所述金刚石粉的体积占原料总体积的5～15％。

2.根据权利要求1所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料，其特征在于所述金刚石粉的直径为2～10μm；所述钛粉为球形钛粉，其直径为90～150μm。

3.根据权利要求1所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料，其特征在于所述金刚石粉的体积占原料总体积的10％。

4.如权利要求1所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法具体按以下步骤进行：

一、按照实际所需的弹性模量，根据H-S上限理论计算所需增强相含量，选择金刚石粉与钛粉的配比；

二、按照上述比例称取金刚石粉和钛粉作为原料，在高纯Ar保护气氛下使用行星球磨机进行球磨，得到混合粉末；球磨转速为180～350rpm，球磨时间为5～25h，球料比为(3～10):1；

三、采用真空热压烧结炉对混合粉末进行热压烧结，得到高弹性模量钛基复合材料；烧结温度为1000～1500℃，保温时间0.5～1.5h，压力为20～100MPa，烧结时真空度不低于5×10^-2Pa。

5.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述H-S上限理论符合如下公式：

式中：E_HS-Upper表示复合材料理论弹性模量值，E_α表示增强相的理论弹性模量，E_β表示基体的理论弹性模量，V_α表示增强相的体积分数。

6.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述金刚石粉的体积占原料总体积的5～15％。

7.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述金刚石粉的直径为2～10μm；所述钛粉为球形钛粉，其直径为90～150μm。

8.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述球磨时间为10～20h。

9.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述烧结温度为1100～1200℃。

10.根据权利要求4所述的一种结构性能可控的高弹性模量钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三得到的高弹性模量钛基复合材料可进行轧制、挤压或锻造的热加工过程；热加工温度为1000～1200℃，变形量为20％～85％。