[发明专利]TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、分别称取TiC粉末和TZM粉，两种粉末混合均匀后得到混合粉末；步骤2、对步骤1得到的混合粉末进行高能球磨；步骤3、球磨后的混合粉末放入模具，冷压成坯体，在放电等离子烧结设备中进行烧结，即得。该方法提高了TZM基复合材料的强度，能够满足其在尖端领域中的应用。本发明还提供了由上述方法制备得到的一种TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料，还涉及一种TiC颗粒增强高强度高耐磨TZM基复合材料的制备方法。

背景技术

Mo及其合金具有熔点高，热膨胀系数低，良好的抗热震性以及导电导热性能好等优点，广泛应用于航空航天、兵器电子、核电医疗等领域。但是由于钼的本征脆性，导致钼在烧结过程中晶粒异常粗大(晶粒尺寸可达40μm)，使得钼出现再结晶温度低和强度低等问题。TZM合金(钛锆钼合金)是钼基合金中常用的一种高温合金，其成分为0.50％钛，0.08％锆，其余0.02％碳的钼合金，也是目前商业用途中一种重要的高温合金。与纯钼材料相比，TZM合金再结晶温度较高，力学性能更为优良，并具有良好的抗腐蚀性，在航空、航天、核能等领域得到广泛应用，然而TZM合金的晶粒尺寸(30μm)虽较纯钼材料(40μm)有所减小，但其表现出的力学性能仍很难满足在尖端领域的应用要求。因此，如何解决TZM合金晶粒尺寸粗大的问题，其所表现出的强度不高的问题也就迎刃而解。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料的制备方法，该方法提高了TZM基复合材料的强度，能够满足其在尖端领域中的应用。

本发明的第二个目的是提供一种TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料。

本发明所采用的第一个技术方案是，TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、分别称取TiC粉末和TZM粉，两种粉末混合均匀后得到混合粉末；

步骤2、对步骤1得到的混合粉末进行高能球磨；

步骤3、球磨后的混合粉末放入模具，冷压成坯体，在放电等离子烧结设备中进行烧结，即得。

本发明的特征还在于，

步骤1中，得到的混合粉末中两种粉末的质量百分比组成为：10％～15％TiC粉末，余量为TZM粉，以上组分质量百分比之和为100％；添加的TiC粉末尺寸介于300nm～500nm之间。

步骤1中，将称取后的TiC粉末和TZM粉在V型混粉机中进行6h～10h均匀混粉。

步骤2中，将步骤1混合均匀的粉末置入球磨罐后加入乙醇介质，并利用机械泵将球磨罐气压抽至亚真空状态，后通入氩气保护，球磨4h～8h后，球磨结束后收集的粉末在烘干箱进行温度为40℃～50℃，时长为6h～12h的烘干处理；其中，乙醇介质的质量占步骤1得到的混合粉末的0.5wt％～1wt％。

步骤2中，高能球磨所用到的磨球为Al₂O₃磨球，球料比为5～10:1，大中小球的比例为0.5～1:2:2。

步骤3中，放电等离子烧结时，烧结温度为1750℃～1800℃，烧结保温时间为30min～40min。

步骤3中，烧结升温及保温过程中保持20MPa～30MPa轴向压力，冷却过程中压力保持稳定在0.5MPa～1.0MPa。

本发明所采用的第二个技术方案是，TiC颗粒增强高强度TZM基复合材料，采用上述的方法制备得到。

本发明的有益效果是：