非连续增强钛基复合材料的制备方法可分为外加法和原位反应法。外加法由于面临增强体与基体之间的润湿及反应界面等一系列问题,制备成本较高。近年来发展出了一种新型的复合材料制备技术——原位合成法,其中的增强相是通过与加入的化学元素之间发生化学反应而生成的。与外加法相比,原位合成法主要有以下优点:
(1)制备工艺简单,可以用钛合金传统的冶炼和加工设备,制备大尺寸的钛基复合材料,如挤压、锻造、轧制等,大大降低了成本;
(2)增强体和基体在热力学上稳定,因此在高温工作时,性能不易退化;
(3)增强体在基体中分布均匀。下面是一些目前正处于研究热点的非连续增强钛基复合材料的原位制备法。
反应热压法。这种方法将放热反应生成增强体和随后的热固结工艺合二为一。以合金粉末和添加剂作为原材料,先将粉末均匀混合并冷压实,然后在真空热压炉中逐步加热除气,高温热压,制成复合材料。如将Ti粉与C粉混和,然后在高温、高压条件下合成纳米级TiC增强的钛基复合材料。有报道将TiB2与Ti或Ti合金粉末在一定压力、温度下进行热压,TiB2与Ti自发反应生成TiB。生长出的TiB晶须在Ti基体中分散均匀,所得钛基复合材料与基体合金相比,具有高得多的拉伸强度、弹性模量和耐磨性。
激光近成形技术。这是一种以零件的三维CAD模型为基础,通过逐层堆积的方法制造出零件的快速成形技术。该技术可显著提高材料的利用率,降低成本,缩短零件的制造周期,提高效率,所成形的零件可达100%致密。有报道采用Ti-6Al-4V合金粉末及B粉合成了Ti-6Al-4V-TiB复合材料,B粉在激光沉积快速冷却过程中与基体粉末迅速反应,生成的细小TiB增强体,均匀地分布在Ti-6Al-4V基体上。
放电等离子烧结技术。在烧结过程中,电极通入直流脉冲电流,瞬间产生放电等离子体,使烧结体内部各个颗粒均匀地自身发热并使颗粒表面活化。这种方法热效率极高,放电点的弥散分布能够实现均匀加热,因而可制备出均质、致密、高质量的烧结体。这种技术,可以在较低的温度和较短的时间内制备出增强颗粒细小、致密度高的复合材料,且成本较低,因此被认为很有研发前途。
自蔓延高温原位合成技术。这是一种利用放热反应使混和体系的反应自发地持续进行而生成金属陶瓷或金属间化合物的方法。将组分粉末按比例混合、压坯,放在真空或惰性气体中,在压坯内部预热点火,使组分之间发生放热化学反应,放出的热量蔓延引起邻近部分继续燃烧反应,直至反应全部完成。已成功地用此方法合成了SiC增强和Al2O3增强的钛铝复合材料。金属e线 — 中国有色金属、冶金原料、铁合金权威资讯平台。为业内人士提供高价值的核心技术、最可靠的产品知识信息