[发明专利]一种高强度钛基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度钛基复合材料的制备方法，具体为，1、称取Ti粉末、CrB₂粉末粉末和氧化锆球，将Ti粉末和0.04‑0.12wt％真空泵油放入三维震动混粉机的混料瓶中混合1‑1.5h，然后加入氧化锆球继续混合2‑3h，混合时混粉机的震动频率为30‑60Hz，得到混合粉末A；2、将步骤1得到的混合粉末A放入模具中进行压制，压制成坯体B；3、将步骤2得到的坯体B，采用真空快速热压烧结炉进行烧结，得到复合材料C；4、采用马弗炉对步骤3得到的复合材料C进行保温，然后再进行墩粗，冷却后得到高强度钛基复合材料。本发明的复合材料硬度和抗拉强度更好，性能更加优异。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种高强度钛基复合材料的制备方法。

背景技术

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。许多国家对钛以及钛合金进行了大量的研究与开发，使其得到了很多的应用，但随着现代科学技术的飞速发展，人们对材料提出了更高性能的要求，钛合金存在的生产成本高、刚度低和硬度偏低等缺点，极大地限制了钛合金的使用范围。

钛基复合材料是指通过在纯钛或钛合金基体中加入一种或多种增强相而成为具有更优越性能的复合材料；钛合金基体粉末一般是采用气雾化的方法制备获得，价格比较昂贵，而纯钛基体粉末相对比较便宜。以纯钛粉末制备复合材料很流行，但由于使用的要求更加苛刻，强度和塑性无法满足，所以要继续强化；而采用钛合金粉末虽然有望获得较好的强度，但是制备钛合金粉末需要的成本更高，考虑到经济性，需要利用其他方法对复合材料进行强化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度钛基复合材料的制备方法，解决了现有技术中存在的钛基复合材料强度差、塑性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高强度钛基复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、称取Ti粉末、CrB₂粉末和氧化锆球，将Ti粉末、CrB₂粉末和0.04-0.12wt％真空泵油放入三维震动混粉机的混料瓶中混合1-1.5h，然后加入氧化锆球继续混合2-3h，混合时混粉机的震动频率为30-60Hz，得到混合粉末A；

步骤2、将步骤1得到的混合粉末A放入模具中进行压制，压制成坯体B；

步骤3、将步骤2得到的坯体B，采用真空快速热压烧结炉进行烧结，得到复合材料C；

步骤4、采用马弗炉对步骤3得到的复合材料C进行保温，然后再进行墩粗，冷却后得到高强度钛基复合材料。

本发明的特点还在于：

步骤1中CrB₂粉末与Ti粉末的质量分数比为0.01-0.1:1，Ti粉末的粒径为20-30μm，CrB₂粉末粒径为0.5-1μm。

步骤1中CrB₂粉末与Ti粉末的质量和与氧化锆球的质量之比为1-3：1。

步骤1中氧化锆球包括大球和小球，大球和小球之比为3-5:1，大球直径为9-11μm，小球直径为5-6μm。

步骤2中模具选用直径40mm的石墨模具，压制过程中保持均匀加压，压制压力为4-8MPa，保压时间为1-6min。

步骤3中烧结的升温速度为80-100℃/min，烧结压力为30-40MPa，烧结温度为900-1000℃，烧结时间为1-2h。

步骤4中保温温度为800-1000℃，保温时间为10-30min。

步骤4中镦粗时的压力为8-12Mpa，冷却采用空气中冷却。