[发明专利]基于二步法增材的仿蜂窝结构抗冲击钛基体复合材料

说明书

本发明公开一种仿蜂窝结构的抗冲击钛合金构件的等离子烧结制备方法，包括如下步骤：将Ti‑6Al‑4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末进行球磨。将球磨好的Ti‑6Al‑4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末各自添加粘结剂使其混合均匀。将添加粘合剂的Ti‑6Al‑4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末分别装入送粉器。通过送粉装置的注射器将Ti‑6Al‑4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末送入铺有石墨纸的石墨模具中实现，B4C为蜂窝边界，Ti‑6Al‑4V钛合金粉末为蜂窝主体。将铺好的仿蜂窝结构抗冲击钛合金粉末进行等离子烧结，形成仿蜂窝结构抗冲击钛基复合材料块体。本发明制备的仿蜂窝抗冲击结构件在微观晶粒的尺度上，实现了与常见的硬材和软材交替增材结构件，且细化晶粒提高了力学性能。

技术领域

本发明涉及一种基于二步法增材的仿蜂窝结构抗冲击钛基体复合材料，属于材料加工领域。

背景技术

钛合金具有相对密度小、比强度高、抗腐蚀能力优异、高温力学性能好，被广泛应用于各行各业，但随着科技的发展，对材料性能提出了更高的要求，在牺牲一部分塑性的基础上显著提高硬度的钛基复合材料孕育而生，但是由于钛基复合材料的熔点高，化学活性较高，易被氧化，传统的铸造或者锻造技术制备钛合金结构件比较困难。等离子烧结(SPS)具有烧结温度低、能量利用率高、真空环境等特点，在制备钛合金时有明显的优势。在钛合金烧结的过程中，烧结时间短、烧结温度低于钛合金的熔点，可达到细化晶粒提高力学性能的目的。公开号为CN201910862856.2的发明专利公开了一种高性能高温钛合金基复合材料的制备方法，该方法通过将93vol％钛基体以及7vol.％SiCp作为增强体混合球磨后,通过放电等离子烧结，得到烧结体，制备出一种高性能高温钛合金基复合材料。公开号为CN202010320321.5的发明专利公开了一种SPS烧结钛基复合材料及其制备方法，该方法通过Ti-6Al-4Sn-9Zr-1.21Nb-1.6Mo-0.3Si粉和纳米GNP粉末复合烧结制备而成。两种方法均通过等离子烧结(SPS)制备，但第一种烧结方法在烧结过程中SiCp为人为添加，并非原位生成，因此SiCp与钛基体结合的不够紧密，在力学性能测试过程中，常常成为裂纹的发生源，降低材料的整理的整体性能。而第二种烧结方法，Ti-6Al-4Sn-9Zr-1.21Nb-1.6Mo-0.3Si粉和纳米GNP粉末虽然能发生合金化，但样件的整体性能不仅与材料的选择有关，与结构也有重要的联系，而该方法只考虑了材料的性能，并没有在宏观尺度上考虑样件结构。

公开号为CN201920824473.1的发明专利公开了一种具有蜂窝结构的高强度抗冲击的复合墙板及其制备方法，这种高强度抗冲击复合墙板,包括板体,所述板体的内侧粘接有缓冲层,所述板体的外侧粘接有保温层,所述保温层的外侧粘接有三聚氰胺浸渍纸,所述三聚氰胺浸渍纸的外侧粘接有第一防水层；所述板体为铝蜂窝板,所述板体的两侧均具有凹槽,相邻两个板体通过铝扣件固定于墙面,所述缓冲层的内侧粘接有第二防水层；相邻的两个板体之间还插接有装饰板,所述装饰板的一侧与所述铝扣件相接触。将铝蜂窝板作为基层板,在铝蜂窝板的内侧粘接缓冲层,在铝蜂窝板的外侧依次粘接保温层和三聚氰胺浸渍纸,铝蜂窝板的稳定性较强,使得墙板本身的强度较高,抗冲击能力强。

发明内容

本发明提供一种基于二步法增材的仿蜂窝结构抗冲击钛基复合材料，通过钛合金组织特征模拟蜂窝边界和蜂窝主体结构。

一种仿蜂窝结构的抗冲击钛合金构件的等离子烧结制备方法，包括如下步骤：

将Ti-6Al-4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末进行球磨。

将球磨好的Ti-6Al-4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末各自添加粘结剂使其混合均匀。

将添加粘合剂的Ti-6Al-4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末分别装入送粉器。

通过送粉装置的注射器将Ti-6Al-4V钛合金粉末和B4C陶瓷粉末送入铺有石墨纸的石墨模具中实现，B4C为蜂窝边界，Ti-6Al-4V钛合金粉末为蜂窝主体。