[发明专利]一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。所述方法如下：将TiB₂粉和钛合金粉球磨混合，得到混合均匀的浆料，去除所述浆料中的球磨介质，干燥，得到混合粉体；利用放电等离子烧结系统对所述混合粉体进行烧结，得到烧结坯体；再利用放电等离子烧结系统对所述烧结坯体进行原位压力锻造，得到一种TiB晶须增强钛基复合材料。所述方法制得的TiB晶须增强钛基复合材料的钛基体的相组织由α相和β相组成，且α相和β相均为纳米级，提高了所述TiB晶须增强钛基复合材料的拉伸性能。

技术领域

本发明涉及一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，具体涉及一种利用放电等离子烧结及原位压力锻造制备TiB晶须增强钛基复合材料的方法，属于金属基复合材料制备技术领域。

背景技术

钛基复合材料(TMCs)由于其出色的性能，如低密度、高比强度、高抗蠕变性能以及良好的生物相容性而受到了越来越多的关注，鉴于其优异的性能而被广泛应用于航空航天、汽车、军事和生物医疗等领域。在钛基复合材料的众多增强相中，TiB晶须由于其与钛具有相似的热膨胀系数，以及TiB晶须具有优异的热力学稳定性，这使得它与钛基体具有牢固的界面键合，因此它被认为是理想的增强材料。

哈尔滨工业大学的张长江等人对由铸造工艺制备的TiB增强钛基复合材料(TiB/Ti复合材料)进行了一维锻造和多道次轧制获得了强度和塑性均有所提高的钛基复合材料。北京理工大学的胡正阳等人对放电等离子低温烧结的块体TiB增强Ti6Al4V复合材料(TiB/Ti6Al4V复合材料)进行多道次热轧获得的钛基复合材料具备较高的强度以及良好的塑性。西安理工大学的李淑芬等人采用粉末冶金与热挤压的处理方法制备了TiC和TiB共同增强的钛基复合材料((TiC-TiB)/Ti复合材料)，经过热挤压后的TiB晶须呈平行于变形轴的良好取向，TiC颗粒和TiB晶须均匀分布于整个挤压复合材料中，结果表明经过热挤压处理的钛基复合材料，其强度和塑性均有所提高。

为了获得强度和塑性能够良好匹配的TiB晶须增强钛基复合材料，上述方法采用了相应的后续加工处理以提高所述钛基复合材料的性能，但是这些方法都需要使用额外的设备，增加了处理工艺的复杂程度和难度。

因此，如何通过简单的方法制备强度和塑性具有良好匹配的TiB晶须增强钛基复合材料是本领域需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，所述方法制得的TiB晶须增强钛基复合材料的钛基体的相组织由α相和β相组成，且α相和β相均为纳米级，提高了所述TiB晶须增强钛基复合材料的拉伸性能。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种TiB晶须增强钛基复合材料的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将TiB₂粉和钛合金粉球磨混合，得到混合均匀的浆料，去除所述浆料中的球磨介质，干燥，得到混合粉体。

以TiB₂粉和钛合金粉的质量之和为100％计，TiB₂粉的质量分数为0.60％～1.25％，钛合金粉的质量分数为98.75％～99.40％。

优选，钛合金粉的平均粒径为10μm。

优选，TiB₂粉的平均粒径为50nm～100nm。

优选，所述钛合金粉为Ti6Al4V粉。

优选，所述球磨的参数为：球磨介质为无水乙醇，球料比为(4～8):1，转速为150r/min～225r/min，球磨时间为4h～8h，所述球料比为磨球的质量与TiB₂粉和Ti6Al4V粉的总质量的比例。

(2)利用放电等离子烧结(SPS)系统对所述混合粉体进行烧结，得到所述钛基复合材料的烧结坯体。