[发明专利]一种纳米洋葱碳增强钛基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于，该复合材料主要是由纳米洋葱碳和基体钛组成；其中，所述纳米洋葱碳作为增强相，均匀分散在钛基体中；

所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料的制备：取纳米金刚石粉末，填充于石墨模具中，然后将模具进行放电等离子体烧结，设定烧结参数为：升温速度为20～100℃/min，温度为1300～1450℃，保温时间为10～30min，压力为无压或者低压(1-3kN)，烧结气氛为真空，冷却时间为10～30min，得到纳米洋葱碳；

(2)原料的称量：称取上述纳米洋葱碳、基体钛和醇类分散剂；

(3)液相化学混合：先将纳米洋葱碳粉末和分散剂混合，分散到无水乙醇溶液中，同时将钛粉也分散到无水乙醇溶液中，然后两种溶液混合均匀，最后将此溶液进行球磨，球料比为8∶1～15∶1，转速100～300r/min，交替正反转，球磨5～10h；

(4)干燥：将步骤(3)中球磨好的混合粉末抽真空干燥1～10h，干燥温度为40～100℃，完全干燥后用200～400目的筛子过筛；

(5)烧结成型：根据所需产品的尺寸参数，取步骤(4)中所的产品，进行放电等离子烧结、热压烧结或真空无压烧结，即得所需要的纳米洋葱碳增强钛基复合材料。

2.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于，所述纳米洋葱碳的颗粒尺寸为3～50nm，所述基体钛的颗粒尺寸为0.1～800μm。

3.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于，所述纳米洋葱碳增强钛基复合材料的致密度均高达98～99.9％。

4.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于，所述基体钛为纯钛、钛铝钒(Ti6A14V)、钛钼(TiMo)、钛镍(TiNi)、钛碳(TiTa)或钛铌锆(TiNbZr)。

5.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于，以基体钛的质量百分比计，所述纳米洋葱碳的添加比例为基体钛质量的0.1～3.0％；以纳米洋葱碳质量百分比计，所述醇类分散剂的添加比例为纳米洋葱碳质量的10-30％。

6.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳增强钛基复合材料，其特征在于步骤(5)中：

所述放电等离子体烧结所用的压力为20～100MPa、温度为800～1000℃、升温速度为20～150℃/min、在最高烧结温度时保温时间为1～60min、烧结气氛为高纯氩气或者真空；

所述热压烧结在真空或者惰性气氛保护下所用的压力为10～80MPa、温度为1000～1400℃、升温速度为10～100℃/min、最高烧结温度时保温时间为10～180min；

所述真空无压烧结所用的烧结温度为1100～1500℃、升温速度为10-80℃/min、保温时间为30～240min。