[发明专利]一种高强耐磨损钛基仿生复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高强耐磨损钛基仿生复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：

（1）将纯钛粉和二硼化钛粉混合，得到混合粉Ti-TiB₂，其中TiB₂占混合粉的质量百分数为0.5~1.5%；

（2）将混合粉利用3D打印技术制备出材料骨架，3D打印采用SLM工艺，扫描方式采用锯齿形扫描方式，扫描角度在前一层基础上旋转90°，即相邻两层扫描方向呈90°，交替进行，形成多孔层状的材料骨架；

（3）将材料骨架置于容器中，通过振动的方式将TC4金属粉末填充到骨架和容器之间的间隙内；

（4）将容器置于热等静压炉内进行烧结，形成致密的块状金属复合材料，即高强耐磨损钛基仿生复合材料，其中TC4填充在所述材料骨架规则的孔洞中，形成TC4与Ti-TiB₂交替排布的层状结构。

2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纯钛粉粒度分布为15-30 µm，二硼化钛粉粒度分布为2-10 µm。

3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纯钛粉和二硼化钛粉先分别在150~250℃ 的环境下烘干，再混合。

4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述3D打印参数：输入功率400~800W，扫描速度800~1200 mm/s，层厚25~35 µm。

5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述TC4粉末粒度分布为10-30 µm。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述容器为圆柱形低碳钢包套，使内部粉末填充密实，然后将容器密封。

7. 根据权利要求1、2、4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述烧结在惰性氛围进行，烧结温度900~1000°C，压力控制在100~200 MPa，烧结时间在3~5h。

8.一种高强耐磨损钛基仿生复合材料，其特征在于，采用权利要求1~7任一项所述的方法制备而成。

9. 根据权利要求8所述的高强耐磨损钛基仿生复合材料，其特征在于，所述复合材料屈服强度在880MPa以上，耐磨性能测试中平均磨损量在5.4 mg以下。