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CN103233137B - 一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法 - Google Patents

一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8-48小时，Si粉与C粉的质量比为2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5-20%，继续研磨4-10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80-95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-40%，模压成型，制成坯料；（3）将坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700-900℃烧结0.5-3小时，然后升温至1300-1500℃，在氩气氛中烧结0.5-3小时。该方法所得复合材料增强相原位生成，界面连接紧密、强度提高、适合工业规模。

Description

一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法
技术领域
本发明涉及SiC-Ti6Al4V新的制备技术，提高强度的技术领域。
背景技术
Ti6Al4V具有比强度高、热强性好、耐蚀及生物相容性好等优点，被成功用于航空航天、石油化工、生物医疗等领域，但其耐磨性差以及易发生粘着的缺点，限制了它的应用，因而发展SiC增强复合材料是必要的选择。
用铸造和锻造技术制备的Ti6Al4V 合金件已被成功地应用在高技术领域，如军用和商业飞机的机身结构件。但是，用锻造和铸造方法生产钛合金，由于工艺复杂、成材率低、产品成本高以及后续加工困难，阻碍了其更为广泛的应用。粉末冶金钛合金研究始于20世纪50 年代。最早采用预合金法(Pre-alloying, PA)制备钛合金，但是生产成本对于民用领域仍显昂贵，使其应用受到制约。20 世纪80 年代后期，混合元素法(Blending elements, BE)制备钛合金得到较快的发展。
目前SiC纤维增强钛基复合材料由于具有较高的比强度和比刚度，在600-1000℃时能够保持较好的疲劳和蠕变性能，成为航空材料的研究热点。但该复合材料在成型和高温使用过程中，纤维和基体之间容易发生界面反应，会对力学性能造成严重影响。其次，钛合金基体和SiC纤维的热膨胀系数相差很大，复合材料界面将会产生很大的残余热应力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有SiC-Ti6Al4V容易出现晶界弱连接、复合材料强度降低等现象而进行的原位SiC增强Ti6Al4V复合材料。使用钛粉、母合金粉、适量的机械合金化的Si粉和C粉、适量的SiO2粉，模压、真空烧结，获得原位SiC增强钛合金。可连续生产，适用于工业规模。
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8-48小时，Si粉与C粉的质量比为2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5-20%，继续研磨4-10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉60Al40V和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80-95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-40%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700-900℃烧结0.5-3小时，然后升温至1300-1500℃，在氩气氛中烧结0.5-3小时。
所述步骤（1）中的Si粉、C粉、SiO2粉的目数为300-500目。
所述步骤（2）中的钛粉、母合金粉的目数为300-500目。
所述步骤（2）中混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20-30%。
所述步骤（3）中真空烧结炉底部铺有Si粉，Si粉的质量为坯料质量的3-8 %。
通过在Ti6Al4V 基体中原位生成SiC颗粒增强相，可以完全消除界面的弱连接，消除残余应力，获得抗压强度达到22-35MPa钛基复合材料。先使C粉和Si粉机械合金化，然后加入SiO2继续高能研磨，以上混合粉料加入钛粉和母合金粉混合均匀后模压成型，真空两段烧结后获得较高抗压强度性能的颗粒增强钛合金。该方法所得复合材料增强相原位生成，界面连接紧密、强度提高、适合工业规模。
具体实施方式
实施例1
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨48小时，Si粉与C粉的质量比为2:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的20%，继续研磨10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700℃烧结0.5小时，然后升温至1300℃，在氩气氛中烧结0.5小时。测试试样抗压强度达到23MPa。
实施例2
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8小时，Si粉与C粉的质量比为3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5%，继续研磨10小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的15%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在800℃烧结0.5-3小时，然后升温至1400℃，在氩气氛中烧结2小时。测试试样抗压强度达到25MPa。
实施例3
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨30小时，Si粉与C粉的质量比为2.5:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的15%，继续研磨8小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的90%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的10%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的30%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在800℃烧结2小时，然后升温至1400℃，在氩气氛中烧结2小时。测试试样抗压强度达到24MPa。
实施例4
一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨35小时，Si粉与C粉的质量比为3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的15%，继续研磨6小时得到混合料；（2）将钛粉、母合金粉和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的85%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20%，模压成型，制成坯料；（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在900℃烧结2小时，然后升温至1500℃，在氩气氛中烧结1小时。
实施例5
将5g钛粉、1g母合金粉均匀混合；Si粉和C粉高能研磨40小时，加入二氧化硅粉末继续研磨4小时，取出称取1.6g，并和钛合金粉均匀混合。以上混合料压制成5×5×40mm的坯料，移至铺有少量硅粉的真空烧结炉中于900℃保温1小时，然后升温至1350℃通入氩气保温1.5小时。测试试样抗压强度达到22MPa。
实施例6
将5g钛粉、1g母合金粉均匀混合；Si粉和C粉高能研磨40小时，加入二氧化硅粉末继续研磨4小时，取出称取2g，并和钛合金粉均匀混合。以上混合料压制成5×5×40mm的坯料，移至铺有少量硅粉的真空烧结炉中于800℃保温1小时，然后升温至1400℃通入氩气保温1.0小时。测试试样抗压强度达到25MPa。
上述实施例中，步骤（1）中的Si粉、C粉、SiO2粉的目数为300-500目，步骤（2）中的钛粉、母合金粉的目数为300-500目，步骤（2）中混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20-30%，步骤（3）中真空烧结炉底部铺有Si粉，Si粉的质量为坯料质量的3-8 %。

Claims (5)

1.一种原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：（1）将Si粉和C粉放入高能研磨设备中进行机械合金化，研磨8-48小时，Si粉与C粉的质量比为2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量为Si粉和C粉总质量的5-20%，继续研磨4-10小时得到混合料；
（2）将钛粉、母合金粉60Al40V和步骤（1）中的混合料均匀混合，钛粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的80-95%，母合金粉的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-20%，混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的5-40%，模压成型，制成坯料；
（3）将步骤（2）中的坯料在真空烧结炉中进行两阶段烧结，在700-900℃烧结0.5-3小时，然后升温至1300-1500℃，在氩气氛中烧结0.5-3小时。
2.根据权利要求1所述的原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的Si粉、C粉、SiO2粉的目数为300-500目。
3.根据权利要求1所述的原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的钛粉、母合金粉的目数为300-500目。
4.根据权利要求1所述的原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混合料的的加入量为钛粉和母合金粉总质量的20-30%。
5.根据权利要求1所述的原位SiC颗粒增强Ti6Al4V的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中真空烧结炉底部铺有Si粉，Si粉的质量为坯料质量的3-8 %。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107904439B (zh) * 2017-11-16 2020-01-07 淮阴工学院 一种原位纳米多相复合强韧化钛基复合材料及其制备方法
CN111485141B (zh) * 2020-06-05 2021-12-14 天钛隆（天津）金属材料有限公司 一种SiC颗粒增强铝钛基复合材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01282164A (ja) * 1988-05-07 1989-11-14 Kobe Steel Ltd セラミクスと金属との接合体
JP2005089807A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Univ Nihon 金属強化繊維とチタニウム又はチタニウム系合金からなる繊維強化複合材料とその放電プラズマ焼結法（ｓｐｓ法）による作製方法
CN1900333A (zh) * 2006-07-25 2007-01-24 霍宏伟 一种原位合成金属基复合材料的方法
CN101306501A (zh) * 2008-07-07 2008-11-19 盐城市鑫洋电热合金厂 一种高强度Ti6Al4V双相增强复合材料的制备方法
CN102864336A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 苏州东海玻璃模具有限公司 原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒合金材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01282164A (ja) * 1988-05-07 1989-11-14 Kobe Steel Ltd セラミクスと金属との接合体
JP2005089807A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Univ Nihon 金属強化繊維とチタニウム又はチタニウム系合金からなる繊維強化複合材料とその放電プラズマ焼結法（ｓｐｓ法）による作製方法
CN1900333A (zh) * 2006-07-25 2007-01-24 霍宏伟 一种原位合成金属基复合材料的方法
CN101306501A (zh) * 2008-07-07 2008-11-19 盐城市鑫洋电热合金厂 一种高强度Ti6Al4V双相增强复合材料的制备方法
CN102864336A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 苏州东海玻璃模具有限公司 原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒合金材料及其制备方法

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