[发明专利]一种钛基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钛基复合材料，其特征在于：其原料按重量分数配比包括如下成分：Al为5.5～6.8％、V为3.5～4.5％、Fe为0～0.30％、Si为0～0.15％、C为0.5～1.5％、B为2.5～6.7％、N为0～0.05％、H为0～0.015％、O为0～0.12％、余量为Ti；

所述钛基复合材料的制备具体步骤如下：

(1)真空混料：将TC4钛合金粉末、B₄C粉末混合放入混料罐中，采用分子泵对混料罐进行抽真空处理，设置罐磨机转速和混料时间，使粉料混合均匀；所述TC4钛合金粉末的粒径为80～150μm，所述B₄C粉末的粒径为120～150μm；

(2)粉料灌装：将上述步骤(1)混合好的粉料灌入金属包套中；

(3)包套真空焊封：利用分子泵将灌好粉料的金属包套的真空度抽至1×10^-2Pa以下，采用钨极氩弧焊机将包套封闭焊接，利用氦质谱仪检测包套是否漏气；

(4)热等静压冶金结合：将步骤(3)中封装好的金属包套通过热等静压工艺处理，使其充分冶金结合，得到电极锭；

(5)包套去除：用机械加工方法将步骤(4)中电极锭的金属包套大部分加工去掉，然后用酸液浸泡，通过腐蚀去除残余的包套材料，防止后续熔炼过程中杂质元素的混入；

(6)电极制备：将步骤(5)处理好的电极锭焊接成为真空自耗电极电弧凝壳炉使用的电极；

(7)钛基复合材料的浇注：将制得的自耗电极利用真空自耗电极电弧凝壳炉熔化，翻转水冷铜坩埚，将合金液体倒入铸型中，TiB和TiC增强相在凝固过程中原位生成。

2.一种钛基复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)真空混料：将TC4钛合金粉末、B₄C粉末混合放入混料罐中，采用分子泵对混料罐进行抽真空处理，设置罐磨机转速和混料时间，使粉料混合均匀；所述TC4钛合金粉末的粒径为80～150μm，所述B₄C粉末的粒径为120～150μm；

(2)粉料灌装：将上述步骤(1)混合好的粉料灌入金属包套中；

(3)包套真空焊封：利用分子泵将灌好粉料的金属包套的真空度抽至1×10^-2Pa以下，采用钨极氩弧焊机将包套封闭焊接，利用氦质谱仪检测包套是否漏气；

(4)热等静压冶金结合：将步骤(3)中封装好的金属包套通过热等静压工艺处理，使其充分冶金结合，得到电极锭；

(5)包套去除：用机械加工方法将步骤(4)中电极锭的金属包套大部分加工去掉，然后用酸液浸泡，通过腐蚀去除残余的包套材料，防止后续熔炼过程中杂质元素的混入；

(6)电极制备：将步骤(5)处理好的电极锭焊接成为真空自耗电极电弧凝壳炉使用的电极；

(7)钛基复合材料的浇注：将制得的自耗电极利用真空自耗电极电弧凝壳炉熔化，翻转水冷铜坩埚，将合金液体倒入铸型中，TiB和TiC增强相在凝固过程中原位生成。

3.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中B₄C粉末的加入量为TC4钛合金粉末和B₄C粉末总重量的2.5～6.7wt％。

4.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)真空混料条件为真空度低于1×10^-1Pa，转速60～100r/min，混料时间30～60min。

5.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)真空混料条件为转速60r/min，混料时间30min。

6.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)热等静压条件为：100～140MPa氩气压力下，温度为910～930℃，保温2～2.5h，冷至300℃以下。

7.根据权利要求2所述的钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中金属包套材质为低碳钢。