一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法。

背景技术

利用陶瓷颗粒作为增强体制备金属基复合材料，能够获得常规金属或合金材料所不具备的高比强度、高抗热疲劳、高温稳定等特殊性能，成为制造极端服役环境下大尺寸、复杂结构部件不可或缺的关键材料。相较于氧化物陶瓷相，硼化物陶瓷具有更好的传导性能，例如：TiB

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，解决了解决现有利用粉末冶金法制备的TiB

本发明所采用的技术方案是，

一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，具体按照如下步骤进行：

步骤1：按照原位反应TiB

步骤2：对块状的TiB

步骤3：对旋转锻造后TiB

步骤4：对热轧后的TiB

本发明的特点还在于，

步骤2具体为，在室温下对圆棒状复合材料样品进行旋锻变形，采用不同尺寸模具控制其变形量为19％～75％，锻打过程沿轴向拉拔样品端部，锻打速度恒定，保证圆棒状复合材料样品的各部分发生均匀变形。

步骤2中，变形量是按照圆棒状复合材料样品的截面积变化统计。

步骤3具体为，将旋转锻造后TiB

步骤3中，样品毛坯表面处理为：用砂纸打磨，并用酒精清洗样品毛坯的表面。

步骤4具体为，室温冷轧过程控制热轧后的TiB

本发明的有益效果是，本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，通过旋转锻造能够消除真空热压烧结复合材料内部残留孔隙，并且使复合材料内部增强体分布更为均匀，且旋锻在室温下进行，产生的加工硬化与增强体颗粒的协同强化效应能够有效提升复合材料综合力学性能。此外，旋锻后样品表面粗糙度可控，便于后续变形加工。

采用高温热轧变形能够在不同的热处理工艺控制下使旋锻TiB

采用室温冷轧可通过多道次往复冷变形在经过旋锻+热轧的TiB

附图说明

图1是本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法的实施例3旋锻后的TiB

图2是本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法中实施例3制备过程中TiB

图3是本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法中实施例1与实施例3制备的冷轧变形后的TiB

图4是本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法中分离式石墨混合器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法进行详细说明。

一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，具体按照如下步骤进行：

步骤1：制备TiB

以Ti:B摩尔比为1:2计算中间合金所需Ti和B元素含量，按照原位反应TiB

采用如图4所示的分离式石墨混合器，将两类中间合金分别堆放在混合器熔炼坩埚中间挡板两侧，然后将内径为3～5mm的石墨导流管安装在混合漏斗底部定位孔中，并将混合器整体放入熔炼线圈内部，其次利用电动拔塞机构将测温热电耦、塞杆下降至坩埚底部小孔上方(孔径5～8mm)，微调塞杆位置将坩埚底部小孔密封，并将热电耦摆放在合适位置。采用三级泵抽系统对设备雾化室和熔炼室抽真空，当真空度低于1.0×10

打开雾化气体钢瓶阀门，并将多瓶气体汇聚在集气罐中，调节雾化气体减压阀压力至3～5MPa，然后在拔起坩埚中塞杆的同时打开雾化气体阀门与旋风分离收粉系统尾排阀门，采用超音速环孔型雾化器雾化复合材料熔体，将混合器内均匀混合的复合材料熔体破碎雾化，观察雾化器下端雾化锥特征，待雾化锥变暗后关闭进气阀门与尾排阀门，随炉冷却至室温，最终筛分收集三级收粉桶内的TiB

步骤2：真空热压粉末制备块状的TiB

通过振动筛粉机将球形TiB

结合球形粉末混杂堆积理论计算不同粒径球形TiB

然后在四柱式油压机上进行预压制，压制压力大于300KN，保压20-40s形成TiB

将坯料装在可加压石墨模具中，放入真空热压烧结炉内进行烧结，且烧结过程中真空度始终保持10

步骤3：将真空热压烧结制备的块体TiB

步骤4：旋锻TiB

步骤5：对热轧TiB

本发明通过室温旋转锻造能够消除真空热压烧结复合材料内部残留孔隙，并且使复合材料内部增强体分布更为均匀，旋锻产生的加工硬化与增强体颗粒的协同强化效应能够有效提升复合材料综合力学性能，此外，旋锻后样品表面粗糙度可控，便于后续变形加工。而采用高温热轧变形，不仅能够在不同的热处理工艺下控制下使旋锻TiB

本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，采用不同的锻压比对复合材料进行旋转锻造，将烧结态复合材料锻打至工艺要求的变形量，消除复合材料烧结体内部残留孔隙，并且使复合材料内部增强体分布更为均匀，然后对旋锻TiB

下面通过具体的实施例对本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法进行进一步详细说明；

实施例1

步骤1：制备TiB

步骤2：真空热压粉末制备块状的TiB

步骤3：真空热压烧结态TiB

步骤4：旋锻TiB

步骤5：对热轧TiB

实施例2

步骤1：制备TiB

步骤2：真空热压粉末制备块状的TiB

步骤3：真空热压烧结态TiB

步骤4：旋锻TiB

步骤5：对热轧TiB

实施例3

步骤1：制备TiB

步骤2：真空热压粉末制备块状的TiB

步骤3：真空热压烧结态TiB

步骤4：旋锻TiB

步骤5：对热轧TiB

图1(a)是实施例3旋锻处理后的TiB

图2是本发明实施例3制备过程中烧结态、旋转态、热轧态和冷轧态不同状态下TiB

图3是本发明实施例1与实施例3制备的冷轧变形后的TiB

实施例4

步骤1：制备TiB

步骤2：真空热压粉末制备块状的TiB

步骤3：真空热压烧结态TiB

步骤4：旋锻TiB

步骤5：对热轧TiB

本发明一种高强高导二硼化钛铜基复合材料形变强韧化方法，提升了复合材料极限抗拉强度，能够有效改善材料塑韧性，复合材料电导率损伤较少，复合材料的组织均一化程度较高，具有一定的工程应用价值。