[发明专利]一种高性能TB8型钛合金基复合材料的制备方法

说明书

一种高性能TB8型钛合金基复合材料的制备方法，其特征是它以90wt.%Ti合金粉末（Ti‑14.26Mo‑2.45Nb‑2.86A1‑0.18Si）和10wt.%纯Ti粉末作为复合材料的基体粉末，再加入1.0wt.%CNTs增强体粉末通过放电等离子烧结原位反应而成。本发明中复合材料的抗压强度高达1725Mpa，断裂压缩率为26.2%。复合材料在750℃下氧化100h后样品单位面积增重为1.5628 mg·cm^‑2，氧化膜层较薄，厚度大约为10μm，生长连续均匀，与基体之间没有断层，在750℃的熔盐中腐蚀下复合材料后热腐蚀的单位面积腐蚀增重(14.2513 mg·cm^‑2)。

技术领域

本发明涉及一种钛基复合材料的制备技术，尤其是一种TiC增强的钛基复合材料，具体的说是一种以CNTs和TB8型钛合金为原料，通过放电等离子烧结原位反应生成TiC增强相的钛基复合材料。

背景技术

钛基复合材料与其基体合金相比具有密度小、比强度高、耐高温等特点，在航空航天，武器装备等领域有着广阔的应用前景。TiC是钛基复合材料的常见增强体，目前主要利用外加增强体法和液相原为反应法制备TiC增强的钛基复合材料，外加法不足以使得增强体和基体充分结合，而原为反应会使得材料组织致密性较好。

TB8型钛合金通常由于耐热温度不超过600℃而限制它的使用范围，然而所选用的增强体粉末为CNTs，CNTs具有纳米级的尺寸和大的长径比，而且具有高弹性模量和低密度，可以显著提高钛基复合材料的耐热性能。放电等离子烧结具有反应温度低、升温速度快、烧结时间短等特点，并且是在一定压力下进行的，可以使得材料组织的致密性较好。

迄今为止，尚未有一种以CNTs和TB8型钛合金为原料，利用放电等离子烧结来制备钛基复合材料的技术路线。

发明内容

本发明的目的是针对现有的钛合金材料制备方法单一，限制了其性能难以提高的问题，发明一种以CNTs和TB8型钛合金为原料，利用湿磨增强体，加入基体湿磨，干磨，烘干，筛粉，放电等离子烧结等技术路线制备高性能TB8型钛合金基复合材料的方法。

本发明的技术方案是：

一种高性能TB8型钛合金基复合材料的制备方法，其特征是它以90wt.% Ti合金粉末（Ti-14.26Mo-2.45Nb-2.86A1-0.18Si）和10wt.%纯Ti粉末作为复合材料的基体粉末，以1.0wt.%CNTs作为增强体的供源体，通过湿磨增强体，加入基体湿磨，干磨，烘干，筛粉，放电等离子烧结的技术路线制备而成。具体步骤如下：

（1）将90wt.% Ti合金粉末（Ti-14.26Mo-2.45Nb-2.86A1-0.18Si）和10wt.%纯Ti粉末，过300目筛；

（2）湿磨1.0wt.%CNTs，球磨机转速设置为300 ±50r/min，球磨时间为24h；

（3）将过300目筛的90wt.% Ti-Mo-Nb-A1-Si系钛合金粉末和10wt.%纯Ti粉末与湿磨后的1.0wt.%CNTs增强体一并置于球磨机中进行湿磨，得到复合粉料，球磨机转速设置为300±50r/min，球磨时间为48h；

（4）烘干：将湿磨后的复合粉料置于真空干燥箱，随干燥箱升温至70℃后保温12 h；

（5）干磨：将烘干后的复合粉料置于球磨机中干磨，球磨机转速设置为300 ±50r/min，球磨时间为6h；

（6）过筛：将干磨后的复合粉料进行200目过得；

（7）放电等离子烧结：烧结工艺为升温速率100±5℃/min，烧结温度1350±10℃，烧结压力50±5MPa，保温时间10±1min