【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛基复合材料，具体而言，涉及一种双相增强钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、钛基复合材料材料具有比强度高、比模量高、密度低、生物相容性好、耐热耐磨等优点，使其在航空航天、先进武器系统、核工业、汽车领域有着广阔的应用前景。
2、在增强相的选择上，前期关于金属基复合材料的研究中，al2o3是常用的增强相之一，但是其易与比较活泼的ti发生反应，带来较为严重的界面反应。因此，近年来对于钛基复合材料研究中很少使用这类的增强相。研究表明，tic的形貌与制备过程和c的含量有关，这会影响复合材料的力学性能。tib所具有的特性使得其成为理想的钛基复合材料增强相。在原位制备tmcs的过程中，ti5si3很少被用作增强体。ti5si3具有很多优异的性能，例如：低密度、高熔点、热膨胀系数与ti合金的较为接近等。由于较高硬度、特殊的化学成分及较强的共价键，ti5si3还可被用作耐磨和耐腐蚀材料。综上可以看出，ti5si3增强tmcs将会提高复合材料的高温综合性能并且拓宽高温领域的应用。tib2作为b源制备出的钛基复合材料具有优异的力学性能，可以显著提高复合材料高温和室温抗拉强度和耐磨性。
3、本文中主要是为了研究增强体的分布对基体的增强效果的影响，为了避免tic的影响，本文选用tib2作为b源制备钛基复合材料。
技术实现思路
1、为解决现有双相增强钛基复合材料制备均匀性低的问题，本专利技术提供了一种双相增强钛基复合材料及其制备方法。
2、根据本专利技术
3、0.5～2.2wt.％si、1.4～2.1wt.％tib2，余量为tc4钛合金，以上组分重量百分比之和为100％；双相增强钛基复合材料的基相为ti相，ti相包括β-ti相和α-ti相，ti相的周围分布有tib增强相而形成一级网状结构；β-ti相内分布有ti5si3增强相，β-ti相在α-ti相的周围形成二级网状结构；二级网状结构中的网状单元的平均直径为5～10μm，二级网状结构中的网状单元的平均直径为10～40μm。
4、优选地，所述si的含量为1.1～2wt.％，所述tib2的含量为1.4～1.9wt.％。
5、优选地，所述si的含量为1.1～1.2wt.％，所述tib2的含量为1.4～1.5wt.％，余量为tc4钛合金，以上组分重量百分比之和为100％。
6、优选地，所述tib增强相的形状包括棒状，所述tib增强相的平均尺寸为2～10μm；所述ti5si3增强相的形状包括棒状，所述ti5si3增强相的平均尺寸为200～800nm。
7、优选地，所述双相增强钛基复合材料的抗压强度为1802～2005mpa，压缩塑性为17.04～25.17％。
8、优选地，所述双相增强钛基复合材料的抗压强度为1853-2005mpa，压缩塑性为23.74-25.17％。
9、优选地，所述tib2的粉末粒径为1～2μm；所述si的粉末粒径为100～800nm。
10、优选地，所述tc4钛合金的成分中al的含量为5.5～6.8％，v的含量为3.5～4.5％，fe的含量为0～0.30％，o的含量为0～0.20％，c的含量为0～0.15％，n的含量为0～0.05％，h的含量为0～0.015％，余量为ti，所述tc4钛合金的成分重量百分比之和为100％。
11、根据本专利技术第二个方面，本专利技术提供了一种双相增强钛基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
12、si粉末、tib2粉末和tc4钛合金共同进行熔炼，所述熔炼中所述si和所述tib2与所述tc4钛合金的ti基相原位反应形成tib增强相和ti5si3增强相，经所述熔炼后获得的双相增强钛基复合材料含有所述tib增强相和所述ti5si3增强相；
13、所述双相增强钛基复合材料的体积百分比为(xvol.％ti5si3+3vol.％tib)/tc4的双相增强钛基复合材料，其中x＝2～8。
14、优选地，所述熔炼包括第一次熔炼和第二次熔炼；
15、所述第一次熔炼包括所述si粉末、tib2粉末和tc4钛合金置于真空非自耗电弧炉熔炼获得第一熔炼物；
16、所述第二次熔炼包括所述第一熔炼物置于所述真空非自耗电弧炉进行正反面交替熔炼，所述正反面交替熔炼次数为5-6次。
17、本专利技术有以下优点：
18、1、在本专利技术中，tibw增强相分布在tc4原始颗粒周围形成一级网状结构，ti5si3增强相分布在β-ti相内，在α-ti的周围形成二极网状结构，从而实现双相增强的效果，提高双相增强钛基复合材料制备均匀性。
19、2、本专利技术通过选用tib2粉末、si粉与tc4基体通过原位制备并制备两级网状结构(ti5si3+tibw)/ti6al4v复合材料，降低了成本，通过对增强相的有效调控，获得了综合力学性能更高的钛基复合材料。
20、3、本专利技术通过在tc4基相形成增强相解决了钛合金基体表面强度低、弹性模量小等缺点。同时提高了钛基复合材料硬度、强度、熔点及弹性模量等特点。通过选择在物理、化学性能上和基体合金适当匹配的材料，同时增强相与基体的界面反应会影响到金属基复合材料的使用和加工，因此选取优良的力学性能、优异的物理性能、接近钛合金基体的热膨胀系数、与钛基体之间有较强的结合，且增强相与基体的界面反应区薄而均匀。
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1.一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，按照质量百分比包括：
2.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述Si的含量为1.1～2wt.％，所述TiB2的含量为1.4～1.9wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述Si的含量为1.1～1.2wt.％，所述TiB2的含量为1.4～1.5wt.％。
4.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述TiB增强相的形状包括棒状，所述TiB增强相的平均尺寸为2～10μm；所述Ti5Si3增强相的形状包括棒状，所述Ti5Si3增强相的平均尺寸为200～800nm。
5.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述双相增强钛基复合材料的抗压强度为1802～2005Mpa，压缩塑性为17.04～25.17％。
6.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述双相增强钛基复合材料的抗压强度为1853-2005Mpa，压缩塑性为23.74-25.17％。
7.根据权利
8.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述TC4钛合金的成分中Al的含量为5.5～6.8％，V的含量为3.5～4.5％，Fe的含量为0～0.30％，O的含量为0～0.20％，C的含量为0～0.15％，N的含量为0～0.05％，H的含量为0～0.015％，余量为Ti，所述TC4钛合金的成分重量百分比之和为100％。
9.一种双相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种双相增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼包括第一次熔炼和第二次熔炼；
...【技术特征摘要】
1.一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，按照质量百分比包括：
2.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述si的含量为1.1～2wt.％，所述tib2的含量为1.4～1.9wt.％。
3.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述si的含量为1.1～1.2wt.％，所述tib2的含量为1.4～1.5wt.％。
4.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述tib增强相的形状包括棒状，所述tib增强相的平均尺寸为2～10μm；所述ti5si3增强相的形状包括棒状，所述ti5si3增强相的平均尺寸为200～800nm。
5.根据权利要求1所述的一种双相增强钛基复合材料，其特征在于，所述双相增强钛基复合材料的抗压强度为1802～2005mpa，压缩塑性为17.04～25.17％。
6.根据权利要求1所述的一种双...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑博文，谷丰，岳春雨，林雪健，左晓姣，都凯，贺伟健，郑文涛，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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