[发明专利]一种含钛-硅金属间化合物和碳化硅颗粒的钛基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种含钛‑硅金属间化合物和碳化硅颗粒的钛基复合材料的制备方法，包括：1)将Ti₃SiC₂粉末球磨，得到均匀的Ti₃SiC₂粉末；2)将钛合金粉末与均匀的Ti₃SiC₂粉末继续球磨均匀，得到混合粉末；3)将混合粉末烘干并筛分，得到干燥粉末；4)利用热压烧结系统将步骤3)所得的干燥粉末烧结成型，制得含Ti₅Si₃和TiC颗粒的钛基复合材料。本发明利用Ti₃SiC₂在钛基体中的分解，原位反应制备TiC增强相，TiC是由Ti₃SiC₂分解而成，在烧结过程以及后续处理过程不会发生变化，且Ti₅Si₃不与TiC颗粒团聚，使得增强相的分布均匀，工艺操作简单，对设备要求低，因此工艺适用性强，大部分的钛合金均可用于制备本发明所述钛基复合材料，大大拓宽了钛合金的应用范围。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种含Ti₅Si₃和TiC颗粒的钛基复合材料的制备方法。

背景技术

钛及钛合金以其低密度、高比强度、优异的耐腐蚀性能而被广泛应用于航空航天、化工与生物医学领域。但由于钛合金的硬度低，抗塑性剪切模量不足，在服役时容易发生粘着磨损导致其耐磨性能极差。同时，钛合金在高温下的抗氧化性能与强度急剧下降，限制其服役温度。为了解决钛合金应用受限的问题，钛基复合材料成为当前研究的一个热点。

在现今的研究中，钛基复合材料的增强体主要以TiC颗粒与TiB晶须为主。这两种陶瓷有具有很高的模量与硬度，同时与钛合金的润湿性好，热膨胀系数相当，已被充分证明是钛基复合材料的理想增强相。与单一的增强体相比，复相多尺度的增强相在金属基复合材料中发挥的作用更为明显。Ti₅Si₃作为Ti-Si体系的一种金属间化合物，引入钛基复合材料中能够提高其高温力学与抗氧化性能。含Ti₅Si₃的钛基复合材料比单一TiC或TiB增强的材料有更大的优势。

然而，在当前复合材料的制备过程中，Ti₅Si₃容易与TiB晶须团聚，恶化材料的塑性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含Ti₅Si₃和TiC颗粒的钛基复合材料的制备方法，能够解决Ti₅Si₃与增强相易发生团聚的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种含Ti₅Si₃和TiC颗粒的钛基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将Ti₃SiC₂粉末球磨，得到均匀的Ti₃SiC₂粉末；

2)将钛合金粉末与均匀的Ti₃SiC₂粉末继续球磨均匀，得到混合粉末；

3)将混合粉末烘干并筛分，得到干燥粉末；

4)利用热压烧结系统将步骤3)所得的干燥粉末烧结成型，制得含Ti₅Si₃和TiC颗粒的钛基复合材料；其中，烧结成型操作如下：