专利名称：一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及金属基复合材料的制备，具体说是涉及一种TiB晶须增强钛基复合材 料的制备方法。
背景技术：
Ti基复合材料可明显改善Ti合金基体的显微组织(亚结构、位错密度及组态以及 晶粒尺寸等)，进而提高基体的常温和高温力学性能，具有更为优异的比强度、比刚度和良 好的耐磨、耐蚀及热强性能，在航空航天领域具有十分广阔的应用前景。采用Ti基复合材 料代替传统合金，可大幅度提高飞机、导弹的发动机推重比、续航时间和突防能力，用于卫 星及宇宙空间站可显著降低运载火箭的重量及燃料消耗。因此Ti基复合材料在航空航天 等领域的应用将具有巨大的潜在经济效益和军事价值。
发明内容
本发明的目的正是为了提供一种用于制备TiB晶须增强钛基复合材料的方法。本发明的目的可通过下述技术措施来实现
本发明的TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法包括下述步骤
a、按重量百分比取Ti粉10 50%、B粉10 50%及溶剂化添加剂Al粉2 4%、Ti或Ti合 金30 75% ；
b、首先将步骤a所取的Ti粉、B粉及溶剂化添加剂Al粉混勻压实，再与Ti或Ti 合金一起在水冷铜坩埚中真空感应熔化；所述Ti粉、B粉在溶剂化添加剂的促进下在 80(T95(TC下发生反应，保温30min后生成细小的TiB陶瓷纤维增强相；之后继续加热升温 至168(T175(TC，使得Ti或Ti合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混 合，制得Ti基复合材料熔体，并浇注成形。本发明通过对Ti粉、B粉及溶剂化添加剂粉末混合比例、反应温度和反应时间加 以控制，进而控制TiB增强纤维的尺寸；同时感应熔化的强烈电磁搅拌作用将TiB纤维弥散 均布于Ti熔体中，水冷铜坩埚也避免了普通感应熔化过程中的坩埚污染，加之TiB与Ti合 金的化学相容性较好，这就使得该工艺制得的Ti-TiB熔铸自生复合材料具有清洁的界面 和均勻的分布。采用此方法制备出的TiB/Ti基复合材料中TiB增强相为细小的晶须，长约 10 15ym，i@^J 1. 5ym。本发明的有益效果如下
本发明的所制备出的TiB晶须的弥散强化作用将使该复合材料具有优异的常温及高 温力学性能。该钛基复合材料成本低廉，制备成形一体化，快捷完成，可方便批量生产，且力 学性能优异，可用于飞机、导弹、火箭、坦克涡轮发动机的叶片、超高速导弹尾翼、壳体、卫星 支架等要求高温、高强、轻质的航空航天器复杂构件。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例做进一步描述 实施例1
a、按重量百分比取钛(Ti)粉16%、硼(B)粉16%、溶剂化添加剂铝(Al)粉3%、以及钛合 金 65% ；
b、首先将Ti粉、B粉、溶剂化添加剂Al粉三种粉末混勻压实，之后再与钛合金一起在 水冷铜坩埚中真空感应熔化，在80(T85(TC下保温30min，使得Ti粉、B粉在溶剂化添加剂 Al粉的促进下发生反应，生成细小的TiB陶瓷纤维增强相，随后继续加热，在168(Tl70(rC 的条件下使钛合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混合，制得Ti基复 合材料熔体，并浇注成形。采用此方法制备出的TiB/Ti合金基复合材料中TiB增强相为细小的晶须，长约 10 15ym，i@^J 1. 5ym。实施例2:
a、按重量百分比取Ti粉16%、B粉16%、溶剂化添加剂Al粉3%、以及海绵钛65%；
b、首先将Ti粉、B粉、溶剂化添加剂Al粉三种粉末混勻压实，之后再与海绵钛一起在 水冷铜坩埚中真空感应熔化，在90(T95(TC下保温30min，使得Ti粉、B粉在溶剂化添加剂 Al粉的促进下发生反应，生成细小的TiB陶瓷纤维增强相，随后继续加热，在168(Tl70(rC 的条件下使海绵钛基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混合，制得Ti基复 合材料熔体，并浇注成形。采用此方法制备出的TiB/Ti基复合材料中TiB增强相为细小的晶须，长约 10 15ym，i@^J 1. 5ym。实施例3:
a、按重量百分比取钛(Ti)粉20%、硼(B)粉25%、溶剂化添加剂铝(Al)粉3%、以及钛合 金 52% ；
b、首先将Ti粉、B粉、溶剂化添加剂Al粉三种粉末混勻压实，之后再与钛合金一起在 水冷铜坩埚中真空感应熔化，在80(T85(TC下保温30min，使得Ti粉、B粉在溶剂化添加剂 Al粉的促进下发生反应，生成细小的TiB陶瓷纤维增强相，随后继续加热，在168(T170(TC 的条件下使钛合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混合，制得Ti基复 合材料熔体，并浇注成形。采用此方法制备出的TiB/Ti合金基复合材料中TiB增强相为细小的晶须，长约 10 15ym，i@^J 1. 5ym。实施例4:
a、按重量百分比取钛(Ti)粉观％、硼(B)粉观％、溶剂化添加剂铝(Al)粉4%、以及钛合
金 40% ；
b、首先将Ti粉、B粉、溶剂化添加剂Al粉三种粉末混勻压实，之后再与钛合金一起在 水冷铜坩埚中真空感应熔化，在80(T85(TC下保温30min，使得Ti粉、B粉在溶剂化添加剂 Al粉的促进下发生反应，生成细小的TiB陶瓷纤维增强相，随后继续加热，在168(Tl70(rC的条件下使钛合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混合，制得Ti基复 合材料熔体，并浇注成形。 采用此方法制备出的TiB/Ti合金基复合材料中TiB增强相为细小的晶须，长约 10 15ym，i@^J 1. 5ym。
权利要求
1. 一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括下述步骤a、按重量百分比取Ti粉10 50%、B粉10 50%及溶剂化添加剂Al粉2 4%、Ti或Ti合 金30 75% ；b、首先将步骤a所取的Ti粉、B粉及溶剂化添加剂Al粉混勻压实，再与Ti或Ti 合金一起在水冷铜坩埚中真空感应熔化；所述Ti粉、B粉在溶剂化添加剂的促进下在 80(T95(TC下发生反应，保温30min后生成细小的TiB陶瓷纤维增强相；之后继续加热升温 至168(T175(TC，使得Ti或Ti合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均勻混 合，制得Ti基复合材料熔体，并浇注成形。
全文摘要
一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括下述步骤a、按重量百分比取Ti粉10~50%、B粉10~50%及溶剂化添加剂Al粉2~4%、Ti或Ti合金30~75%；b、首先将步骤a所取的Ti粉、B粉及溶剂化添加剂Al粉混匀压实，再与Ti或Ti合金一起在水冷铜坩埚中真空感应熔化；所述Ti粉、B粉在溶剂化添加剂的促进下在800~950℃下发生反应，保温30min后生成细小的TiB陶瓷纤维增强相；之后继续加热升温至1680~1750℃，使得Ti或Ti合金基体熔化并在电磁搅拌作用下与TiB陶瓷增强相均匀混合，制得Ti基复合材料熔体，并浇注成形。
文档编号C22C101/22GK102134692SQ20111011896
公开日2011年7月27日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者历长云, 王有超, 王海燕, 王狂飞, 米国发, 郑喜平, 陈立林 申请人:河南理工大学