本技术介绍了一种新型钛基复合材料及其制备工艺,该材料具备独特的多级尺度微观结构,由钛基框架和钛基增强材料构成。钛基增强材料嵌入钛基框架中,形成第一级微观结构;而陶瓷增强相在钛基增强材料中形成第二级微观结构。这种设计使得钛基框架在第一级微观结构中有效调节变形,增强韧性;第二级微观结构中的网状分布陶瓷增强相则显著提升钛基增强材料的强度。
背景技术
在钛合金基体中引入陶瓷增强体研制出的钛基复合材料具有轻质、高比 强度和耐高温的性能特点,在航空航天和武器装备等领域具有广泛的应用前 景,对于提升飞行器推重比和使用寿命等方面具有重要的意义,但其塑韧性 有待进一步提升。
现有技术主要通过粉末冶金在钛基复合材料中引入钛合金韧性微观区 域,并调控该种微观复合结构实现增韧的目的。专利CN201710023739.8公 开了一种铺粉-热压烧结制备层状钛基复合材料的方法,设计了钛基复合材料 层和纯钛层交替叠加的微观结构,并通过交替铺钛合金加陶瓷混合粉末和钛 合金粉末以及热压烧结来实现层状复合材料的制备;纯钛层可吸收能量并协 调变形,在断裂过程中形成隧道裂纹,有效提升了复合材料的韧性。但该种层状材料铺粉流程较为复杂,需要称量并交替铺每一层粉末,由于粉层厚度较薄,难以控制均匀性,不利于批量生产与应用。文献Composites Part B 231 (2022)109564报道了一种类纤维结构的钛基复合材料,首先在特制模具中通 过不同区域分别装填钛合金粉末和钛基复合材料粉末,经冷压工艺压制出致密度达80%的块体,再将冷压块体经热压烧结工艺制备出致密的复合材料块 体,最后对热压烧结块体进行热挤压和轧制处理,得到类纤维结构的钛基复 合材料棒材;但是该方法存在两种粉末接触区域易相互污染影响类纤维微观 结构精度、工艺流程复杂、难以实现大尺寸坯料制备和规模化工业生产的缺 点,应用受限。
实现思路