[发明专利]固相原位TiC＋Ti5

说明书

一种固相原位TiC＋Ti₅Si₃增强的耐高温钛基复合材料及制备方法，其特征是：它主要由90wt.%耐高温Ti750型合金+10wt.%纯Ti为基体，添加SiC_p为原位反应提供C源及Si源，通过高温粉末冶金原位反应形成TiC，Ti₅Si₃增强相。该合金的制备其依次包括：（1）耐高温Ti合金制粉雾化制备；（2）机械湿磨混粉；（3）烘干；（4）干磨混粉，过200目筛；（5）冷压成型；（6）真空无压烧结。本发明的抗氧化性和抗热腐蚀性能较基体合金有明显的提升。

技术领域

本发明涉及钛基复合材料技术，尤其是一种TiC＋Ti₅Si₃增强钛基复合材料，具体地说是一种以SiC_p为原材料通过高温粉末冶金原位反应生成TiC＋Ti₅Si₃增强相的耐高温钛基复合材料及其制备方法。

背景技术

高温钛合金具有密度小、比强度高、耐高温等优点，在航空航天，武器装备等领域具有广泛的应用前景和不可替代的作用。但是，目前的高温钛合金其短时使用温度不能达到750℃，限制了其在不同领域的应用和发展。

众所周知，相对于钛合金基体，钛基复合材料具有更好的比强度、比刚度和耐热性。相比于外加增强体，原位反应生成增强体通常与其基体具有更好的界面结合。相比于液相法原位反应制备的钛基复合材料，固相原位反应制备的钛基复合材料可以通过充分球磨使得增强体分散更加均匀，从而提高材料的性能。

添加SiC_p在烧结过程中于Ti高温原位反应生成TiC、Ti₅Si₃增强相（8Ti+3SiC=3TiC+Ti₅Si₃），该反应的自由能∆G最小，使得反应容易进行。其中TiC是一种钛基复合材料常用的增强体，Ti₅Si₃由于其含有Si元素，能够有效提高TiC＋Ti₅Si₃增强钛基复合材料的性能。迄今为止，尚未有一种TiC＋Ti₅Si₃增强的耐高温钛（Ti750型）基复合材料可以使用，这一定程度上制约了我国航空航天、武器装备等工业的发展。

发明内容

本发明的目的针对现有的高温钛合金其短时使用温度不能达到750℃，限制了其在不同领域的应用和发展的问题，发明一种以Ti750型钛合金为基体，以SiC_p为原料，通过粉末冶金高温原位反应制备的TiC＋Ti₅Si₃增强的耐高温钛基复合材料，同时提供相应的制备方法。

本发明的技术方案之一是：

一种固相原位TiC＋Ti₅Si₃增强耐高温钛基复合材料，其特征是：它主要由90wt.%耐高温Ti750型合金（Ti-6.01Al-2.55Sn-6.24Zr-1.23Nb-1.84Mo-0.19Si）+10wt.%纯Ti为基体，添加SiC_p为原位反应提供C源及Si源，通过高温粉末冶金原位反应形成TiC、Ti₅Si₃增强相；其中，Ti-xSiC_p复合粉末的组分是以质量百分比计算，基体粉末：（100-x）wt.%，SiC_p：xwt.%，粉体的质量百分比之和为100%，其中x的取值范围是3.5-10。

本发明的技术方案之二是：

一种固相原位TiC＋Ti₅Si₃增强耐高温钛基复合材料的制备方法，其特征是它依次包括：（1）耐高温Ti合金制粉；（2）机械湿磨混粉；（3）烘干；（4）干磨混粉，过筛；（5）冷压成型；（6）真空无压烧结；