[发明专利]Ti5Si3近等轴颗粒增强钛基复合材料及其制备方法

说明书

一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料及其制备方法。制备方法包括：按重量份计，将91‑98份钛粉和2‑9份硅粉依次加入丙酮‑水混合溶液中进行混合后，再依次进行室温干燥、冷压成型以及烧结。其中，丙酮‑水混合溶液中丙酮和水的体积比为1.5‑2.5:1。该方法容易操作，工艺简单，成本低，周期短，易于工业化生产，应用前景广阔。制备得到的复合材料组织容易控制且稳定性好，增强相晶粒尺度可调可控。Ti₅Si₃增强相在钛基体中呈现近等轴颗粒分布，颗粒分散均匀性好。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，且特别涉及一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料及其制备方法。

背景技术

钛基复合材料是指通过向钛和钛合金基体中引入增强体，能够在保持基体材料韧性的同时提高其室温和高温比强度，提高比弹性模量、抗蠕变能力等性能，很大程度上增强了钛和钛合金的性能。增强相的选择对于复合材料的性能非常重要。增强相的引入可提高材料的耐磨性能、硬度、高温性能和抗蠕变性能。通常情况下，增强相一般为一些高熔点、高硬度、高耐磨性的金属陶瓷、金属间化合物和氧化物等，而其晶粒形状如近等轴状颗粒对复合材料性能提升显著。钛硅化合物Ti₅Si₃具有多种优异的性能特点，如：较高的熔点和密度，化学性质稳定，高强度，耐磨和耐腐蚀等性能，其作为钛基复合材料的增强体材料已获得广泛关注。但是现有技术如外加Ti₅Si₃法存在着界面污染和颗粒分布不均问题；而当前熔铸获得Ti₅Si₃晶粒呈片层状且易发生偏聚现象；需经后期高温热处理获得近等轴Ti₅Si₃颗粒，耗能耗时，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其容易操作，工艺简单，成本低，周期短，易于工业化生产，应用前景广阔。

本发明的另一目的在于提供一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料，组织容易控制且稳定性好，增强相晶粒尺度可调可控，并可根据实际需要调配增强相含量。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料的制备方法，按重量份计，将91-98份钛粉和2-9份硅粉依次加入丙酮-水混合溶液中进行混合后，再依次进行室温干燥、冷压成型以及烧结。其中，丙酮-水混合溶液中丙酮和水的体积比为1.5-2.5:1。

本发明提出一种Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料，其通过上述制备方法制备得到。

本发明Ti₅Si₃近等轴颗粒增强钛基复合材料的制备方法的有益效果是：通过对应比例的钛粉和硅粉能够有效地在后续烧结中生成复合材料，同时采用上述添加顺序更加便于钛粉和硅粉在丙酮-水溶液中混合均匀.同时，丙酮和水采用记载的比例混合，保证了溶液的分散度，便于钛粉和硅粉均匀的分散，为后续高效率的制备高纯度的复合材料提供必要的基础。通过干燥去除丙酮-水溶液，使得钛粉和硅粉变为固固混合且此时二者已混合分散均匀。而采用常温则是为了防止钛粉被氧化，降低产率以及纯度。与该制备方法整体操作简单，工艺简单，成本低，操作周期短，易于工业化生产。制备得到的复合材料组织容易控制且稳定性好，增强相晶粒尺度可调可控，并可根据实际需要调配增强相含量。并且Ti₅Si₃增强相在钛基体中呈现近等轴颗粒分布，颗粒分散均匀性好，且该复合材料硬度和抗压性能优异。

附图说明