【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛基复合材料领域，特别是一种微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、非连续颗粒增强钛基复合材料(drtmcs)因其低密度、高比强度、良好的耐磨性和优异的高温性能，而被认为是汽车、航天等高科技领域最具潜力的候选结构材料之一。传统单相均匀化复合制备的钛基复合材料主要致力于增强相与界面相容性、分布均匀性的调控，由于引入颗粒、晶须、纤维等增强相，在提高强度及耐磨性等性能的同时，增强相与钛基体的局域性应力集中及形变失配导致强-韧性倒置问题。为破解传统单相均匀化复合制备的钛基复合材料强韧性倒置的问题，效仿自然界中生物材料的多元多尺度设计能够使得材料获得优异的综合性能。在陶瓷增强钛基复合材料中，分布在不同层级的具有不同尺度的增强相可以有效改善钛基复合材料强度和韧性倒置的现象。
2、热处理被认为是通过调节复合材料的相变行为和微观结构来优化复合材料性能的有效途径之一。固溶处理(st)目的是让si元素回溶，以淬火(wq)方式快速冷却是为了抑制硅化物的析出，时效后空冷(ac)是为了让ti5si3相析出，从而通过热处理来调控ti5si3的分布和尺寸。固溶淬火过程会伴随着同素异构转变以及马氏体转变等过程得到β转变组织(βt)。初生α相呈现粗片状，尺寸比较大。然而，βt主要包含针状的马氏体α'相和亚稳β相或者细小α相和β相。时效热处理过程将分解固溶热处理时形成的亚稳态β相，会形成较小尺寸的片层状、细条状等次生α相，时效热处理过程中析出的次生α相形貌与尺度取决于固溶热处理形成的组织和时效温度，固溶热处理所形成的亚
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
3、本专利技术的目的之一是要提供一种微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、选用工业用tc4钛合金、c粉末、si粉末为原材料，采用真空非自耗电弧炉进行熔炼，得到铸态钛基复合材料，并确定铸态钛基复合材料的各组分的质量百分比分别为：si：0.798～0.823wt.％，c：0.728～1.131wt.％，al：5.628～6.382wt.％，v：3.726～4.451wt.％，余量为ti；然后将铸态钛基复合材料进行5-6次正反面反复熔炼，得到微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料铸锭；
5、s2、将得到的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料铸锭进行切割；
6、s3、先对切割后的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料铸锭进行固溶热处理，固溶温度为1150℃，固溶时间为30min；将固溶态的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料铸锭进行水淬，待试样冷却至室温后；
7、s4、最后在800℃进行5h的时效热处理，时效后空冷冷却至室温，最终得到微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料。
8、优选地，所述c粉末的纯度为99.8％，平均粒径为100nm。
9、优选地，所述si粉末的纯度为99％，平均粒径为800nm。
10、本专利技术的目的之二是要提供一种利用上述制备方法制得的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料，该微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料为(3vol.％tic+3vol.％ti5si3)/tc4复合材料，其抗压强度≥1850mpa，压缩塑性≥26.79％。
11、本专利技术的原理为：本专利技术固溶处理目的是让si元素回溶，以淬火方式快速冷却是为了抑制硅化物的析出，时效后空冷是为了让ti5si3相析出，从而通过热处理来调控ti5si3的分布和尺寸；固溶淬火过程会伴随着同素异构转变以及马氏体转变等过程得到β转变组织(βt)；初生α相呈现粗片状，尺寸比较大；然而，βt主要包含针状的马氏体α'相和亚稳β相或者细小α相和β相；1150℃固溶淬火处理后，si元素大部分回溶基体中，ti5si3颗粒完成溶解。
12、与现有技术相比，本专利技术通过对微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料铸锭依次进行固溶时效热处理，可以达到复合材料在不发生过烧现象的前提下有效调控ti5si3颗粒的尺寸与分布的目的，最终提高钛基复合材料的力学性能。与现有的(tib+tic)/ti基复合材料相比，本专利技术降低了成本，通过热处理实现了对增强相有效调控，获得了调控范围更宽、综合力学性能更高的钛基复合材料。
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1.一种微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述C粉末的纯度为99.8％，平均粒径为100nm。
3.根据权利要求1所述的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述Si粉末的纯度为99％，平均粒径为800nm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的制备方法制得的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的微纳双尺度颗粒增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述c粉末的纯度为99.8％，平均粒径为100nm。
...【专利技术属性】
技术研发人员：郑博文，何天涛，岳春雨，都凯，左晓姣，谷丰，岳宇航，郑文涛，林雪健，董福宇，黄宏军，袁晓光，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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