[发明专利]层状钛基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛基复合材料的制备方法。

背景技术

钛基复合材料以其高的比强度、比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的侯选材料。目前，层状钛基复合材料的传统生产工艺有：轧制复合、扩散焊接、机械连接、电化学沉积、热喷涂、表面堆焊和自耗电弧熔炼法。现有方法制备的钛基复合材料因其界面层较弱，层间往往存在孔洞，塑性达不到3％，甚至没发生屈服现象便发生脆性断裂。

发明内容

本发明是要解决现有的层状钛基复合材料塑性差的技术问题，而提供层状钛基复合材料的制备方法。

本发明的层状钛基复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、混合粉末的制备：按体积百分比称取85％～97％的粒径为80～200μm Ti颗粒和3％～15％的粒径为3～10μm的TiB₂粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4～5∶1，在转速为100～250转/分钟的条件下球磨4～12h，得到混合粉末；

本步骤的低能球磨，其目的是令TiB₂粉末均匀粘附在球形Ti颗粒表面上，又能保证Ti颗粒不致破碎。

二、粉末糊的制备：按聚乙醇溶液与混合粉末的质量比为1∶20～25称取聚乙醇溶液与步骤一制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚乙醇溶液的质量浓度为1％～3％；

三、三明治式板坯的制备：将步骤二制备的粉末糊涂抹在Ti板之间，然后放于温度为80～120℃的烘干箱中烘干；得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0.5～3mm，钛板和粉末糊厚度之比为1∶(1～3)；

四、热压成型：将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300～500℃保温30min～1h，然后再同时升温加压，将温度以10～20℃/min速度升温至1100～1300℃，将压强匀速升高至15～30MPa，并在此温度和压强下保持1～2h，然后降温至700～900℃，泄压，得到层状钛基复合材料。

本发明的层状钛基复合材料的制备方法还可以按以下步骤进行：

一、混合粉末的制备：按体积百分比称取85％～97％的粒径为80～200μm Ti颗粒和3％～15％的粒径为3～10μm的TiB₂粉末并加入到行星式球磨机中，球料质量比为4～5∶1，在转速为100～250转/分钟的条件下球磨4～12h，得到混合粉末；

本步骤的低能球磨，其目的是令TiB₂粉末均匀粘附在球形Ti颗粒表面上，又能保证Ti颗粒不致破碎。

二、粉末糊的制备：按聚乙醇溶液与混合粉末的质量比为1∶20～25称取聚乙醇溶液与步骤一制备的混合粉末并搅拌均匀，得到粉末糊；其中聚乙醇溶液的质量浓度为1％～3％；

三、采用双辊轧机对步骤二得到的粉末糊进行练泥1～3h，再陈腐12～36h后，用双辊轧机轧膜，得到膜片；将膜片夹在Ti板之间，然后放在压机中，在压强为5～20MPa的条件下压制备5-20min，得到三明治式板坯；其中钛板厚度为0.5～3mm，钛板和膜片厚度之比为1∶(1～3)；

四、热压成型：将步骤三制备的三明治式板坯放在热压炉中，先升温至300～500℃保温30min～1h，然后再同时升温加压，将温度以10～20℃/min速度升温至1100～1300℃，将压强匀速升高至15～30MPa，并在此温度和压强下保持1～2h，然后降温至700～900℃，泄压，得到层状钛基复合材料。