[发明专利]一种以Ti2在审

专利信息
申请号: 202110757534.9 申请日: 2021-07-05
公开(公告)号: CN113481399A 公开(公告)日: 2021-10-08
发明(设计)人: 黄振莺;王弘杰;李学;于群;庄慰慈;王磊;周洋;李世波;李翠伟;于文波 申请(专利权)人: 北京交通大学
主分类号: C22C1/05 分类号: C22C1/05;C22C14/00;C22C32/00
代理公司: 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人: 杨帅峰;岳东升
地址: 100044 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 ti base sub
【说明书】:

发明公开了一种以Ti2AlC为前驱体原位生成TiCx增强钛基复合材料及其制备方法,它由作为先驱体的Ti2AlC粉末和作为基体的钛或钛合金粉末为起始原料,通过粉末冶金的手段得到块体复合材料。Ti2AlC作为三元层状结构MAX相的代表之一,具有A位Al原子易脱溶的性质。在复合材料的制备过程中Ti2AlC原位转化为TiCx颗粒,与钛基体界面结合良好,而进入钛基体的Al元素能够对钛基体产生合金化的作用,两者共同作用使得钛及钛合金的硬度、强度、耐磨性和弹性模量都有较高的提升。本发明工艺简单、操作方便,所制备的复合材料可应用于航空航天、航海、交通运输、军事等领域。

技术领域

本发明涉及一种以Ti2AlC为前驱体原位生成TiCx增强钛基复合材料及其制备方法,属于金属基复合材料领域。

背景技术

钛及钛合金拥有密度低、耐腐蚀性优良、强度好和比强度高等突出优点,在航空航天、航海、交通运输、军事等领域具有广泛的应用前景和不可替代的地位。然而,相比现有的应用于这些领域内的材料,钛及钛合金存在着弹性模量不高,在尺寸精度要求高、减震等构件上难以胜任的问题,此外其强度也有待进一步的提高,这些问题极大的限制了它的应用。为解决这些问题,常见的方法有两种,一是加入陶瓷增强相对其进行复合,二是加入元素对其进行合金化。

TiC作为钛基复合材料常见的增强相,可以显著提高钛合金的弹性模量和强度,制备方式分为外加和原位生成。与外加法制备的复合材料存在着增强相颗粒与界面结合差的问题不同的是,通过反应原位生成的TiC与钛基体界面结合良好,能够最大限度的发挥出增强相和基体的优势。

Al作为钛合金化的一个基本元素,是最有效的α强化元素,固溶强化作用,能够显著提高钛合金的低温强度和高温强度,此外由于其比重轻,能够提高钛合金的比强度。在含有β稳定剂如V,Mo等的钛合金加Al能够引起临界温度线的提高,使ω有害相形成困难。

MAX相是一种三元层状化合物,其中M为过渡族金属元素,A为IIIA或VIA族元素,X为C或者N。由于A位原子的结合弱,在金属材料复合过程中容易发生脱溶进入到基体中,留下MX相。Ti2AlC作为MAX相的代表之一,若其发生脱溶,产生非化学计量比的TiCx,与Ti基体具有良好的润湿性;另一方面,脱溶的Al进入Ti基体中,可以强化Ti基体,从而获得高性能TiCx/Ti基复合材料。但到目前为止,尚未见到利用Ti2AlC的A位脱溶性质,将其作为前驱体原位转化为TiCx增强钛基体的报道。

发明内容

发明目的:为解决上述技术问题,本发明提供一种以Ti2AlC为前驱体原位生成TiCx增强钛基复合材料及其制备方法。通过利用Ti2AlC的A位Al原子的脱溶性质,一方面通过Ti2AlC原位转化的TiCx起到颗粒强化的作用,另一方面通过Al的引入对钛基体起到合金化的作用。借由上述两方面的强化作用能够提高钛及钛合金的力学性能。

技术方案:为实现上述发明目的,本发明公开了一种以Ti2AlC为前驱体原位生成TiCx增强钛基复合材料,其组分为TiCx陶瓷颗粒和钛基体,其中TiCx陶瓷颗粒由Ti2AlC原位转化而来,作为增强相均匀或呈准网络状分布在钛基体中。

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