本發明專利技術公開了一種原位SiC顆粒增強Ti6Al4V的制備方法，它的步驟如下：（1）將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨8-48小時，Si粉與C粉的質量比為2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的5-20%，繼續研磨4-10小時得到混合料；（2）將鈦粉、母合金粉和混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的80-95%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5-20%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5-40%，模壓成型，制成坯料；（3）將坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在700-900℃燒結0.5-3小時，然后升溫至1300-1500℃，在氬氣氛中燒結0.5-3小時。該方法所得復合材料增強相原位生成，界面連接緊密、強度提高、適合工業規模。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及SiC-Ti6A14V新的制備技術，提高強度的
技術介紹
Ti6A14V具有比強度高、熱強性好、耐蝕及生物相容性好等優點，被成功用于航空航天、石油化工、生物醫療等領域，但其耐磨性差以及易發生粘著的缺點，限制了它的應用，因而發展SiC增強復合材料是必要的選擇。用鑄造和鍛造技術制備的Ti6A14V合金件已被成功地應用在高
，如軍用和商業飛機的機身結構件。但是，用鍛造和鑄造方法生產鈦合金，由于工藝復雜、成材率低、產品成本高以及后續加工困難，阻礙了其更為廣泛的應用。粉末冶金鈦合金研究始于20世紀50年代。最早采用預合金法(Pre-alloying, PA)制備鈦合金，但是生產成本對于民用領域仍顯昂貴，使其應用受到制約。20世紀80年代后期，混合元素法(Blendingelements, BE)制備鈦合金得到較快的發展。目前SiC纖維增強鈦基復合材料由于具有較高的比強度和比剛度，在600-1000°C時能夠保持較好的疲勞和蠕變性能，成為航空材料的研究熱點。但該復合材料在成型和高溫使用過程中，纖維和基體之間容易發生界面反應，會對力學性能造成嚴重影響。其次，鈦合金基體和SiC纖維的熱膨脹系數相差很大，復合材料界面將會產生很大的殘余熱應力。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有SiC_Ti6A14V容易出現晶界弱連接、復合材料強度降低等現象而進行的原位SiC增強Ti6A14V復合材料。使用鈦粉、母合金粉、適量的機械合金化的Si粉和C粉、適量的SiO2粉，模壓、真空燒結，獲得原位SiC增強鈦合金。可連續生產，適用于工業規模。·一種原位SiC顆粒增強Ti6A14V的制備方法，它的步驟如下:(I)將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨8-48小時，Si粉與C粉的質量比為2-3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的5-20%，繼續研磨4-10小時得到混合料；(2)將鈦粉、母合金粉60A140V和步驟(I)中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的80-95%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5-20%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5-40%，模壓成型，制成坯料；(3)將步驟(2)中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在700-900°C燒結0.5-3小時，然后升溫至1300-1500°C，在氬氣氛中燒結0.5-3小時。所述步驟(I)中的Si粉、C粉、SiO2粉的目數為300-500目。所述步驟(2)中的鈦粉、母合金粉的目數為300-500目。所述步驟(2)中混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的20-30%。所述步驟(3)中真空燒結爐底部鋪有Si粉，Si粉的質量為坯料質量的3-8 %。通過在Ti6A14V基體中原位生成SiC顆粒增強相，可以完全消除界面的弱連接，消除殘余應力，獲得抗壓強度達到22-35MPa鈦基復合材料。先使C粉和Si粉機械合金化，然后加入SiO2繼續高能研磨，以上混合粉料加入鈦粉和母合金粉混合均勻后模壓成型，真空兩段燒結后獲得較高抗壓強度性能的顆粒增強鈦合金。該方法所得復合材料增強相原位生成，界面連接緊密、強度提高、適合工業規模。具體實施例方式實施例1 一種原位SiC顆粒增強Ti6A14V的制備方法，它的步驟如下:(I)將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨48小時，Si粉與C粉的質量比為2:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的20%,繼續研磨10小時得到混合料；(2)將鈦粉、母合金粉和步驟(I)中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的95%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5%，模壓成型，制成坯料；(3)將步驟(2)中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在700°C燒結0.5小時，然后升溫至1300°C，在氬氣氛中燒結0.5小時。測試試樣抗壓強度達到23MPa。 實施例2 一種原位SiC顆粒增強Ti6A14V的制備方法，它的步驟如下:(I)將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨8小時，Si粉與C粉的質量比為3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的5%，繼續研磨10小時得到混合料；(2)將鈦粉、母合金粉和步驟(I)中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的80%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的15%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的20%，模壓成型，制成坯料；(3)將步驟(2)中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在800°C燒結0.5-3小時，然后升溫至1400°C，在氬氣氛中燒結2小時。測試試樣抗壓強度達到25MPa。實施例3 一種原位SiC顆粒增強Ti6A14V的制備方法，它的步驟如下:(I)將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨30小時，Si粉與C粉的質量比為2.5:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的15%，繼續研磨8小時得到混合料；(2)將鈦粉、母合金粉和步驟(I)中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的90%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的10%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的30%，模壓成型，制成坯料；(3)將步驟(2)中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在800°C燒結2小時，然后升溫至1400°C，在氬氣氛中燒結2小時。測試試樣抗壓強度達到24MPa。實施例4 一種原位SiC顆粒增強Ti6A14V的制備方法，它的步驟如下:(I)將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨35小時，Si粉與C粉的質量比為3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的15%，繼續研磨6小時得到混合料；(2)將鈦粉、母合金粉和步驟(I)中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的85%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的20%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的20%，模壓成型，制成坯料；(3)將步驟(2)中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在900°C燒結2小時，然后升溫至1500°C，在氬氣氛中燒結I小時。實施例5 將5g鈦粉、Ig母合金粉均勻混合；Si粉和C粉高能研磨40小時，加入二氧化硅粉末繼續研磨4小時，取出稱取1.6g，并和鈦合金粉均勻混合。以上混合料壓制成5 X 5 X 40mm的坯料，移至鋪有少量硅粉的真空燒結爐中于900°C保溫I小時，然后升溫至1350°C通入氬氣保溫1.5小時。測試試樣抗壓強度達到22MPa。實施例6 將5g鈦粉、Ig母合金粉均勻混合；Si粉和C粉高能研磨40小時，加入二氧化硅粉末繼續研磨4小時，取出稱取2g，并和鈦合金粉均勻混合。以上混合料壓制成5 X 5 X 40mm的坯料，移至鋪有少量硅粉的真空燒結爐中于800°C保溫I小時，然后升溫至1400°C通入氬氣保溫1.0小時。測試試樣抗壓強度達到25MPa。上述實施例中，步驟(I)中的Si粉、C粉、SiO2粉的目數為300-500目，步驟(2)中的鈦粉、母合金粉的目數為300-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種原位SiC顆粒增強Ti6Al4V的制備方法，其特征在于，它的步驟如下：（1）將Si粉和C粉放入高能研磨設備中進行機械合金化，研磨8?48小時，Si粉與C粉的質量比為2?3:1，然后加入SiO2粉，SiO2粉的加入量為Si粉和C粉總質量的5?20%，繼續研磨4?10小時得到混合料；（2）將鈦粉、母合金粉和步驟（1）中的混合料均勻混合，鈦粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的80?95%，母合金粉的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5?20%，混合料的的加入量為鈦粉和母合金粉總質量的5?40%，模壓成型，制成坯料；（3）將步驟（2）中的坯料在真空燒結爐中進行兩階段燒結，在700?900℃燒結0.5?3小時，然后升溫至1300?1500℃，在氬氣氛中燒結0.5?3小時。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張小立，王志新，張瑞杰，劉紅燕，劉英，張照軍，
申請(專利權)人：中原工學院，
類型：發明
國別省市：
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