專利名稱：層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦基復(fù)合材料以其高的比強度、比剛度和抗高溫特性而成為超高音速宇航飛行器和下一代先進航空發(fā)動機的侯選材料。目前，層狀鈦基復(fù)合材料的傳統(tǒng)生產(chǎn)エ藝有軋制復(fù)合、擴散焊接、機械連接、電化學(xué)沉積、熱噴涂、表面堆焊和自耗電弧熔煉法?，F(xiàn)有方法制備的鈦基復(fù)合材料因其界面層較弱，層間往往存在孔洞，塑性達不到3%，甚至沒發(fā)生屈服現(xiàn)象便發(fā)生脆性斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的層狀鈦基復(fù)合材料塑性差的技術(shù)問題，而提供層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 y m Ti顆粒和3% 15%的粒徑為3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 5 : 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎。ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為 1% 3% ；三、三明治式板坯的制備將步驟ニ制備的粉末糊涂抹在Ti板之間，然后放于溫度為80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和粉末糊厚度之比為I : (I 3);四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C/min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本發(fā)明的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法還可以按以下步驟進行一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 iim Ti顆粒和3% 15%的粒徑為3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 5 : 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎。ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為1% 3% ；三、采用雙輥軋機對步驟ニ得到的粉末糊進行練泥I 3h，再陳腐12 36h后，用雙輥軋機軋膜，得到膜片；將膜片夾在Ti板之間，然后放在壓機中，在壓強為5 20MPa的條件下壓制備5-20min，得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和膜片厚度之比為I (I 3);四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C/min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本發(fā)明利用大尺寸的基體Ti顆粒和小尺寸的增強體TiB2顆粒進行低能球磨，將增強體均勻彌散的粘附在基體顆粒上，既省時省力，又避免了氧化。然后利用粉末冶金法制備了層狀鈦基復(fù)合材料，在制備過程中TiB2與Ti發(fā)生反應(yīng)生成TiB晶須，這種TiB晶須作為原位自生的增強體呈網(wǎng)狀非均勻分布，與基體結(jié)合良好，起到極佳的增強效果，得到較好的力學(xué)性能，此外，TiB晶須起到良好的連接作用，令Ti板和Ti基復(fù)合材料層形成較強的界面。再次，低能球磨方式和基體與增強體尺寸因素造成TiB晶須呈網(wǎng)狀分布于鈦基體中，使得在燒結(jié)過程中由于熱膨脹系數(shù)的不同，造成復(fù)合材料部位受壓，而純Ti部位受拉，這樣起到提高均勻塑性變形的能力。根據(jù)仿生貝殼原理，通過調(diào)整Ti板和Ti基復(fù)合材料層的厚度和相對厚度以及鈦基復(fù)合材料中增強體的含量，進而實現(xiàn)強度、塑性、斷裂韌性以及高溫性能的優(yōu)化，相對于單體材料，鈦基復(fù)合材料層和界面層對裂紋的偏轉(zhuǎn)吸收斷裂能以及鈦板層對裂紋的鈍化可使提高層狀鈦基復(fù)合材料韌性，使其表現(xiàn)出良好的延遲斷裂的特性。本發(fā)明制備的層狀鈦基復(fù)合材料的延伸率為16% 18%。本發(fā)明制備的層狀鈦基復(fù)合材料用于航空領(lǐng)域。


圖I是試驗一制備的層狀鈦基復(fù)合材料的截面照片；圖2是試驗一得到的層狀鈦基復(fù)合材料的Ti層與TiB/Ti層交界處的低倍率掃描電鏡照片；圖3是試驗一得到的層狀鈦基復(fù)合材料的Ti層與TiB/Ti層交界處的高倍率掃描電鏡照片；圖4是試驗一制備的層狀鈦基復(fù)合材料、對比的TiB/Ti復(fù)合材料和純鈦板的拉伸曲線圖，其中a為試驗一制備的層狀鈦基復(fù)合材料的拉伸曲線，b為作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料的拉伸曲線，c為純鈦板的拉伸曲線；圖5是試驗ニ制備的層狀鈦基復(fù)合材料、對比的TiB/Ti復(fù)合材料和純鈦板的拉伸曲線圖，其中a為試驗ニ制備的層狀鈦基復(fù)合材料的拉伸曲線，b為作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料的拉伸曲線，c為純鈦板的拉伸曲線；
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行
一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 ii m Ti顆粒和3% 15%的粒徑為3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 5 : 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎。ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為1% 3% ；三、三明治式板坯的制備將步驟ニ制備的粉末糊涂抹在Ti板之間，然后放于溫度為80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和 粉末糊厚度之比為I : (I 3);四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C/min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本實施方式利用大尺寸的基體Ti顆粒和小尺寸的增強體TiB2顆粒進行低能球磨，將增強體均勻彌散的粘附在基體顆粒上，既省時省力，又避免了氧化。然后利用粉末冶金法制備了層狀鈦基復(fù)合材料，在制備過程中TiB2與Ti發(fā)生反應(yīng)生成TiB晶須，這種TiB晶須作為原位自生的增強體呈網(wǎng)狀非均勻分布，與基體結(jié)合良好，起到極佳的增強效果，得到較好的力學(xué)性能，此外，TiB晶須起到良好的連接作用，令Ti板和Ti基復(fù)合材料層形成較強的界面。再次，低能球磨方式和基體與增強體尺寸因素造成TiB晶須呈網(wǎng)狀分布于鈦基體中，使得在燒結(jié)過程中由于熱膨脹系數(shù)的不同，造成復(fù)合材料部位受壓，而純Ti部位受拉，這樣起到提高均勻塑性變形的能力。根據(jù)仿生貝殼原理，通過調(diào)整Ti板和Ti基復(fù)合材料層的厚度和相對厚度以及鈦基復(fù)合材料中增強體的含量，進而實現(xiàn)強度、塑性、斷裂韌性以及高溫性能的優(yōu)化，相對于單體材料，鈦基復(fù)合材料層和界面層對裂紋的偏轉(zhuǎn)吸收斷裂能以及鈦板層對裂紋的鈍化可使提高層狀鈦基復(fù)合材料韌性，使其表現(xiàn)出良好的延遲斷裂的特性。本實施方式制備的層狀鈦基復(fù)合材料的延伸率為16% 18%。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中按體積百分比稱取90 % 95 %的粒徑為90 180 ii m Ti顆粒和5 % 10 %的粒徑為5 8 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4. 2 4. 8 I，在轉(zhuǎn)速為150 200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨6 10h，得到混合粉末。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或ニ不同的是步驟ニ中聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 22 24。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟三中烘干溫度為90 110°C。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟四中將三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至350 450°C保溫40min 50 min，然后再同時升溫加壓，將溫度以12 16°C /min速度升溫至1200 1280°C，將壓強勻速升高至18 25MPa，并在此溫度和壓強下保持I. 2 I. 8h，然后降溫至750 850°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法還可以按以下步驟進行一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 ii m Ti顆粒和3% 15%的粒徑為3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 5 : 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎。ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ
醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為1% 3% ；三、采用雙輥軋機對步驟ニ得到的粉末糊進行練泥I 3h，再陳腐12 36h后，用雙輥軋機軋膜，得到膜片；將膜片夾在Ti板之間，然后放在壓機中，在壓強為5 20MPa的條件下壓制備5-20min，得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和膜片厚度之比為I (I 3);四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C/min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本實施方式利用大尺寸的基體Ti顆粒和小尺寸的增強體TiB2顆粒進行低能球磨，將增強體均勻彌散的粘附在基體顆粒上，既省時省力，又避免了氧化。然后利用粉末冶金法制備了層狀鈦基復(fù)合材料，在制備過程中TiB2與Ti發(fā)生反應(yīng)生成TiB晶須，這種TiB晶須作為原位自生的增強體呈網(wǎng)狀非均勻分布，與基體結(jié)合良好，起到極佳的增強效果，得到較好的力學(xué)性能，此外，TiB晶須起到良好的連接作用，令Ti板和Ti基復(fù)合材料層形成較強的界面。再次，低能球磨方式和基體與增強體尺寸因素造成TiB晶須呈網(wǎng)狀分布于鈦基體中，使得在燒結(jié)過程中由于熱膨脹系數(shù)的不同，造成復(fù)合材料部位受壓，而純Ti部位受拉，這樣起到提高均勻塑性變形的能力。根據(jù)仿生貝殼原理，通過調(diào)整Ti板和Ti基復(fù)合材料層的厚度和相對厚度以及鈦基復(fù)合材料中增強體的含量，進而實現(xiàn)強度、塑性、斷裂韌性以及高溫性能的優(yōu)化，相對于單體材料，鈦基復(fù)合材料層和界面層對裂紋的偏轉(zhuǎn)吸收斷裂能以及鈦板層對裂紋的鈍化可使提高層狀鈦基復(fù)合材料韌性，使其表現(xiàn)出良好的延遲斷裂的特性。本實施方式制備的層狀鈦基復(fù)合材料的延伸率為16% 18%。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟一中按體積百分比稱取88% 95%的粒徑為100 150iim Ti顆粒和5% 12%的粒徑為5 8 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4. 2 4. 5 I，在轉(zhuǎn)速為200 240轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8 10h，得到混合粉末。其它與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六或七不同的是步驟ニ中聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 22 24。其它與具體實施方式
六或七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
六至八之一不同的是步驟三中練泥時間為I. 5 2h，再陳腐20 30h。其它與具體實施方式
六至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
六至九之一不同的是步驟四中，先升溫至350 450°C保溫40min 50 min，然后再同時升溫加壓，將溫度以12 16°C /min速度升溫至1200 1280°C，將壓強勻速升高至18 25MPa，并在此溫度和壓強下保持
I.2 I. 8h，然后降溫至750 850°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。其它與具體實施方式
六至九之一相同。用以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果試驗ー本試驗的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行
一、混合粉末的制備按體積百分比稱取95%的粒徑為80 100 ii m Ti顆粒和5%的粒徑為3 5 ii m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中,球料質(zhì)量比為4 I,在轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎；ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為3% ；三、三明治式板坯的制備取七張Ti板疊放，每兩層Ti板之間都涂抹上步驟ニ制備的粉末糊，然后放于溫度為100°c的烘干箱中烘干8h，得到三明治式板坯；其中每層鈦板的厚度為0. 7mm，粉末糊厚度為I. 6mm ；四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至400°C保溫40min，然后再同時升溫加壓，將溫度以15°C /min速度升溫至1200°C，將壓強勻速升高至25MPa，并在此溫度和壓強下保持2h，然后降溫至700°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本試驗ー制備的層狀鈦基復(fù)合材料的截面的掃描電鏡照片如圖I所示，從圖I可以看出，層狀鈦基復(fù)合材料由Ti層與TiB/Ti層交替形成的。本試驗一得到的層狀鈦基復(fù)合材料的Ti層與TiB/Ti層交界處的低倍率掃描電鏡照片如圖2所示，從圖2可以看出，在TiB/Ti層中TiB形成非均勻分布的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合良好，可以提高材料的力學(xué)效果。本試驗一得到的層狀鈦基復(fù)合材料的Ti層與TiB/Ti層交界處的高倍率掃描電鏡照片如圖3所示，從圖3可以看出，在TiB/Ti層中TiB為晶須狀，具有良好的連接作用，令Ti層與TiB/Ti層的層間形成較強的界面結(jié)合。制備作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料，其具體步驟為按體積百分比稱取95%的粒徑為80 100 ii m Ti顆粒和5%的粒徑為3 6 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，在球料質(zhì)量比為4 I、轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8h，得到混合粉末；將混合粉末加入到模具中，再將模具放在熱壓爐中，同時升溫加壓，以10°C /min升溫至1200°C，將壓強勻速升高至25MPa，并在此溫度和壓強下保持lh，然后降溫至700°C，泄壓，得到作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料。作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料中TiB晶須呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布于Ti基體內(nèi)部。同時測試本試驗ー制備的層狀鈦基復(fù)合材料、對比的TiB/Ti復(fù)合材料和純鈦板的拉伸曲線，得到的拉伸曲線圖如圖4所示，其中a為試驗一制備的層狀鈦基復(fù)合材料的拉伸曲線，b為作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料的拉伸曲線，c為純鈦板的拉伸曲線。從圖4可以看出試驗ー制備的層狀鈦基復(fù)合材料的抗拉強度介于對比的TiB/Ti復(fù)合材料和純鈦板之間，而延伸率則明顯高于對比的TiB/Ti復(fù)合材料，與純鈦板的延伸率相差不大。從圖4還可以看出純鈦的延伸率為17.6%，抗拉強度為742MPa，本試驗ー制備的層狀復(fù)合材料a的延伸率為22%，抗拉強度為594MPa，對比的TiB/Ti復(fù)合材料的延伸率為72%，抗拉強度為526MPa。試驗ニ 本試驗的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行一、混合粉末的制備按體積百分比稱取95%的粒徑為80 100 ii m Ti顆粒和5%的粒徑為3 6 ii m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中,球料質(zhì)量比為4 I,在轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8h，得到混合粉末；本步驟的低能球磨，其目的是令TiB2粉末均勻粘附在球形Ti顆粒表面上，又能保證Ti顆粒不致破碎。
ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為3% ；三、采用雙輥軋機對步驟ニ得到的粉末糊在25rmp/min的條件下練泥3h，然后再陳腐24h，用雙輥軋機軋膜，得到厚度為I. 6mm的膜片；取七張Ti板疊放，并在每兩層Ti板之間夾一片膜片，然后放在壓機中，在壓強為15MPa的條件下壓制備lOmin，得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 7mm ；四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至500°C保溫lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以20°C /min速度升溫至1300°C，將壓強勻速升高至28MPa，并在此溫度和壓強下保持2h，然后降溫至700°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。制備作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料，其具體步驟為按體積百分比稱取95%的粒徑為80 100 ii m Ti顆粒和5%的粒徑為3 6 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，在球料質(zhì)量比為4 I、轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8h，得到混合粉末；將混合粉末加入到模具中，再將模具放在熱壓爐中，同時升溫加壓，以10°C /min升溫至1200°C，將壓強勻速升高至25MPa，并在此溫度和壓強下保持lh，然后降溫至700°C，泄壓，得到作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料。作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料中TiB晶須呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布于Ti基體內(nèi)部。同時測試本試驗ー制備的層狀鈦基復(fù)合材料、對比的TiB/Ti復(fù)合材料和純鈦板的拉伸曲線，得到的拉伸曲線圖如圖5所示，其中a為試驗一制備的層狀鈦基復(fù)合材料的拉伸曲線，b為作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料的拉伸曲線，c為純鈦板的拉伸曲線。從圖5可以看出，本試驗ニ制備的層狀鈦基復(fù)合材料的抗拉強度介于純鈦板和對比的TiB/Ti復(fù)合材料之間，而延伸率則明顯高于對比的TiB/Ti復(fù)合材料，與純鈦板的延伸率相差不大。從圖5還可以看出純鈦的延伸率為17.6%，抗拉強度為526MPa，本試驗ニ制備的層狀鈦基復(fù)合材料b的延伸率為16. I %，抗拉強度為621MPa，作為對比的TiB/Ti復(fù)合材料的延伸率為128%，抗拉強度為526MPa。
權(quán)利要求
1.層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行 一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 iim Ti顆粒和3% 15%的粒徑為3 IOiim的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 5 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末； ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為1% ·3 % ； 三、三明治式板坯的制備將步驟ニ制備的粉末糊涂抹在Ti板之間，然后放于溫度為·80 120°C的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和粉末糊厚度之比為I : (I 3); 四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C /min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中按體積百分比稱取90% 95%的粒徑為90 180iim Ti顆粒和5% 10%的粒徑為5 8 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4. 2 4. 8 I，在轉(zhuǎn)速為150 200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨6 10h，得到混合粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟ニ中聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 22 24。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中烘干溫度為90 110°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中將三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至350 450°C保溫40min 50 min，然后再同時升溫加壓，將溫度以12 16°C /min速度升溫至1200 1280°C，將壓強勻速升高至18 25MPa，并在此溫度和壓強下保持I. 2 I. 8h，然后降溫至750 850°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。
6.層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進行 一、混合粉末的制備按體積百分比稱取85% 97%的粒徑為80 200 iim Ti顆粒和·3% 15%的粒徑為3 10 ii m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4 ·5 1，在轉(zhuǎn)速為100 250轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨4 12h，得到混合粉末； ニ、粉末糊的制備按聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 20 25稱取聚こ醇溶液與步驟ー制備的混合粉末并攪拌均勻，得到粉末糊；其中聚こ醇溶液的質(zhì)量濃度為1% ·3 % ； 三、采用雙輥軋機對步驟ニ得到的粉末糊進行練泥I 3h，再陳腐12 36h后，用雙輥軋機軋膜，得到膜片；將膜片夾在Ti板之間，然后放在壓機中，在壓強為5 20MPa的條件下壓制備5-20min，得到三明治式板坯；其中鈦板厚度為0. 5 3mm，鈦板和膜片厚度之比為·1 (I 3); 四、熱壓成型將步驟三制備的三明治式板坯放在熱壓爐中，先升溫至300 500°C保溫30min lh，然后再同時升溫加壓，將溫度以10 20°C /min速度升溫至1100 1300°C，將壓強勻速升高至15 30MPa，并在此溫度和壓強下保持I 2h，然后降溫至700 900°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中按體積百分比稱取88% 95%的粒徑為100 150 iim Ti顆粒和5% 12%的粒徑為5 8 y m的TiB2粉末并加入到行星式球磨機中，球料質(zhì)量比為4. 2 4. 5 1，在轉(zhuǎn)速為200 240轉(zhuǎn)/分鐘的條件下球磨8 10h，得到混合粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟ニ中聚こ醇溶液與混合粉末的質(zhì)量比為I : 22 24。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中練泥時間為I. 5 2h，再陳腐20 30h。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層狀鈦基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟四中，先升溫至350 450°C保溫40min 50 min，然后再同時升溫加壓，將溫度以12 16°C /min速度升溫至1200 1280°C，將壓強勻速升高至18 25MPa，并在此溫度和壓強下保持·1.2 I. 8h，然后降溫至750 850°C，泄壓，得到層狀鈦基復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及鈦基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的層狀鈦基復(fù)合材料塑性差的技術(shù)問題。方法一Ti顆粒與TiB2粉末球磨后加入聚乙醇溶液攪拌成糊狀，涂抹在Ti板之間，干燥后得到三明治式板坯，再熱壓成型，得到層狀鈦基復(fù)合材料；方法二Ti顆粒與TiB2粉末球磨后加入聚乙醇溶液攪拌成糊狀，用雙輥軋機練泥后，再陳腐，然后用雙輥軋機軋成膜片，將該膜片夾在Ti板之間，壓制后得到三明治式板坯；再經(jīng)熱壓成型，得到層狀鈦基復(fù)合材料。本發(fā)明的層狀鈦基復(fù)合材料的延伸率為16％～18％，可用于航空領(lǐng)域。
文檔編號B22F1/00GK102672187SQ201210138430
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉寶璽, 崔喜平, 王桂松, 耿林, 黃陸軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)