[发明专利]一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，该方法为：一、制备氮化钛颗粒；二、按照钛合金的名义成分称取钛箔、海绵钛和其他金属原料，将氮化钛颗粒用钛箔包裹，将称取的海绵钛、其他金属原料和钛箔包裹的氮化钛颗粒混合后压制成合金块；三、将合金块置于磁悬浮熔炼炉中，在氩气保护下进行熔炼，冷却后得到合金锭；四、将合金锭置于磁悬浮熔炼炉中进行真空熔炼，冷却后得到氮化钛增强钛合金复合材料。采用本发明方法制备的氮化钛增强钛合金复合材料铸件机械性能良好，适合制备形状复杂的精密零件。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀、良好的低温韧性以及优异生物相容性等优点，被广泛应用于国防、化工、能源、航空航天和生物工程等领域。但钛合金表面硬度不高，耐磨损性及耐疲劳性差，在很多情况下不能满足实际生产应用的要求，从而限制了它的应用。

氮化钛具有高硬度、低摩擦系数、优异的化学稳定性、良好的生物兼容性和导电性等优点，在钛合金表面制备氮化钛改性层是提高其表面硬度，改善其耐磨性，延长其使用寿命，扩大其使用范围的有效措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法。该方法采用两次磁悬浮熔炼技术，能够保持氮化钛颗粒在合金中分布均匀。制备的氮化钛增强钛合金复合材料铸件机械性能良好，适合制备形状复杂的精密零件。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将二氧化钛和炭黑按照69:31的质量比置于球磨机中，湿法球磨后干燥，将干燥后的物料在氮气气氛下升温至1500℃，保温4h，得到氮化钛颗粒；

步骤二、按照钛合金的名义成分称取钛箔、海绵钛和其他金属原料，将步骤一中所述氮化钛颗粒用钛箔包裹，将称取的海绵钛、其他金属原料和钛箔包裹的氮化钛颗粒混合后压制成合金块；

步骤三、将步骤二中所述合金块置于磁悬浮熔炼炉中，在氩气保护下进行熔炼，冷却后得到合金锭；

步骤四、将步骤三中所述合金锭置于磁悬浮熔炼炉中进行真空熔炼，冷却后得到氮化钛增强钛合金复合材料。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述压制的压力为20MPa～40MPa。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中磁悬浮熔炼炉的加热功率为15KW～20KW。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中熔炼的时间为2min～5min。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中磁悬浮熔炼炉的加热功率为25KW～40KW。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中熔炼的时间为1min～3min。

上述的一种氮化钛增强钛合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述氮化钛增强钛合金复合材料中氮化钛的体积百分含量为10％～20％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明采用两次磁悬浮熔炼技术，能够保持氮化钛颗粒在合金中分布均匀。制备的氮化钛增强钛合金复合材料铸件机械性能良好，适合制备形状复杂的精密零件。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1