專利名稱：TiB和稀土氧化物增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種復(fù)合材料的制備方法，特別是一種TiB和稀土氧化物增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料加工方法可以簡(jiǎn)單地分為兩類外加法和原位合成法，外加法是將TiC等增強(qiáng)顆粒通過預(yù)制件浸滲等技術(shù)人為地加入到鈦合金中，這使得它們?cè)诨w合金中的均勻分布成為一個(gè)巨大的技術(shù)難題，不均勻的增強(qiáng)體分布顯著降低了復(fù)合材料的整體性能，而且在鈦合金中人為加入顆粒增強(qiáng)體，需要采用特殊的設(shè)備和復(fù)合工藝，又因鈦合金的熔點(diǎn)高，傳統(tǒng)的外加法在制備鈦合金復(fù)合材料時(shí)尤其困難，不能從根本上解決增強(qiáng)體的均勻分布、增強(qiáng)體與基體完整結(jié)合等許多難題，復(fù)合材料的生產(chǎn)成本較高。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，S.Ranganath在《J.Mater.Sci.》(《材料科學(xué)》)，1997，32(1)P1-16撰文“Areview on particulate-reinforced titanium matrix composites(顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料綜述)”，該文獻(xiàn)提出，近來原位合成工藝已廣泛應(yīng)用于制備鈦基復(fù)合材料，所謂原位合成工藝即在作為原料的鈦合金中加入某些反應(yīng)物，使之在熔煉時(shí)與鈦合金發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而在合金中原位生成需要的增強(qiáng)體。增強(qiáng)體的原位合成避免了外加增強(qiáng)體的污染和增強(qiáng)體與基體反應(yīng)問題，也避免了熔鑄過程中存在的陶瓷顆粒與基體合金的潤(rùn)濕性問題，反應(yīng)生成的增強(qiáng)體在合金中的分布非常均勻，與外加法制備復(fù)合材料比較，原位合成的復(fù)合材料性能較好，并且原位自生復(fù)合技術(shù)具有高效、一定的自動(dòng)化、精密的成分和組織控制，以及降低能耗和節(jié)約資源等特點(diǎn)，是一種先進(jìn)的材料制備技術(shù)，但是，先前的原位合成工藝是經(jīng)過機(jī)械合金化、反應(yīng)粉末冶金、燃燒輔助合成工藝等制備的，雖然可以合成所需的鈦基復(fù)合材料，但是需要采用一些特殊的設(shè)備，不僅提高了成本，使加工工藝復(fù)雜，并且利用上述工藝很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
和
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種TiB和稀土氧化物增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法，不需要添加任何特殊的工藝設(shè)備，有效地解決了傳統(tǒng)復(fù)合材料的高成本問題，可以簡(jiǎn)捷、低成本制備出新型鈦合金復(fù)合材料，并且該方法適宜大批量的工業(yè)生產(chǎn)，從而滿足對(duì)高性能鈦材料的迫切需求。本發(fā)明方法具體如下(1)稱取海綿鈦、反應(yīng)物(氧化硼、稀土)和合金化元素，其中氧化硼與稀土元素的摩爾比值為1∶2，氧化硼含量為0～6％，稀土含量為0～28％；(2)將海綿鈦、反應(yīng)物和合金化元素混料，壓成電級(jí)(對(duì)于自耗電弧熔煉)，放入非自耗電弧爐或自耗電弧爐中；(3)抽真空，真空度控制在1×10-2Pa～1×10-3Pa之間，加電壓調(diào)整電流熔煉，為保持成分的均勻性，熔煉次數(shù)大于或等于三次；(4)經(jīng)凝固，制得原位自生鈦基復(fù)合材料。
增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)＜30％，合金元素的含量根據(jù)所需的性能要求調(diào)整合金化元素成分及合金化元素的配比。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，在不改變?cè)O(shè)備和工藝流程的情況下簡(jiǎn)潔、低成本制備高性能的鈦基復(fù)合材料，并且可以通過調(diào)整不同的增強(qiáng)體含量及基體合金成分制備不同性能的復(fù)合材料以滿足不同需求，同時(shí)該復(fù)合材料的開發(fā)有利于促進(jìn)我國(guó)富有的稀土資源的綜合利用。
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下三個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1制取1％(TiB+Nd2O3)/Ti復(fù)合材料。按照配比稱取海綿鈦、氧化硼(0.2％)、稀土釹(0.82％)，混合，將原料放入非自耗電弧爐中，對(duì)非自耗電弧爐抽真空，真空度為1×10-3Pa，然后利用非自耗電弧爐熔煉，樣品熔煉三次，經(jīng)凝固后就獲得所要求的復(fù)合材料。
實(shí)施例2制取15％(TiB+Y2O3)/Ti復(fù)合材料。按照配比稱取海綿鈦、氧化硼(3.1％)、稀土銥(7.9％)，混合，將原料放入非自耗電弧爐中，對(duì)非自耗電弧爐抽真空，真空度為1×10-2Pa，然后利用非自耗電弧爐熔煉，樣品熔煉四次，經(jīng)凝固后就獲得所要求的復(fù)合材料。
實(shí)施例3制取29％(TiB+Y2O3)/Ti-8％Al復(fù)合材料。按照配比稱取海綿鈦、合金化元素鋁(8％)、氧化硼(5.95％)、稀土銥(15.2％)，混合，將原料放入非自耗電弧爐中，對(duì)非自耗電弧爐抽真空，真空度為5×10-3Pa，然后利用非自耗電弧爐熔煉，樣品熔煉三次，經(jīng)凝固后就獲得所要求的復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種TiB和稀土氧化物增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于方法具體如下(1)稱取海綿鈦、氧化硼、稀土和合金化元素，其中氧化硼與稀土元素的摩爾比值為1∶2，氧化硼含量為0～6％，稀土含量為0～28％；(2)將海綿鈦、反應(yīng)物和合金化元素混料，自耗電弧熔煉先壓成電級(jí)，放入非自耗電弧爐或自耗電弧爐中；(3)抽真空，真空度控制在1×10-2Pa～1×10-3Pa之間，加電壓調(diào)整電流熔煉，熔煉次數(shù)大于或等于三次；(4)經(jīng)凝固，制得原位自生鈦基復(fù)合材料。
全文摘要
TiB和稀土氧化物增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法屬于材料科學(xué)領(lǐng)域。方法具體為:(1)稱取海綿鈦、氧化硼、稀土和合金化元素,其中氧化硼與稀土元素的摩爾比值為1∶2,氧化硼含量為0～6%,稀土含量為0～28%;(2)將海綿鈦、反應(yīng)物和合金化元素混料,自耗電弧熔煉先壓成電級(jí),放入非自耗電弧爐或自耗電弧爐中;(3)抽真空,真空度控制在1×10
文檔編號(hào)C22C32/00GK1386874SQ0211157
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者呂維潔, 張荻, 耿珂 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)