非連續增強鈦基復合材料的制備方法可分為外加法和原位反應法。外加法由于面臨增強體與基體之間的潤濕及反應界面等一系列問題,制備成本較高。近年來發展出了一種新型的復合材料制備技術——原位合成法,其中的增強相是通過與加入的化學元素之間發生化學反應而生成的。與外加法相比,原位合成法主要有以下優點:
(1)制備工藝簡單,可以用鈦合金傳統的冶煉和加工設備,制備大尺寸的鈦基復合材料,如擠壓、鍛造、軋制等,大大降低了成本;
(2)增強體和基體在熱力學上穩定,因此在高溫工作時,性能不易退化;
(3)增強體在基體中分布均勻。下面是一些目前正處于研究熱點的非連續增強鈦基復合材料的原位制備法。
反應熱壓法。這種方法將放熱反應生成增強體和隨后的熱固結工藝合二為一。以合金粉末和添加劑作為原材料,先將粉末均勻混合并冷壓實,然后在真空熱壓爐中逐步加熱除氣,高溫熱壓,制成復合材料。如將Ti粉與C粉混和,然后在高溫、高壓條件下合成納米級TiC增強的鈦基復合材料。有報道將TiB2與Ti或Ti合金粉末在一定壓力、溫度下進行熱壓,TiB2與Ti自發反應生成TiB。生長出的TiB晶須在Ti基體中分散均勻,所得鈦基復合材料與基體合金相比,具有高得多的拉伸強度、彈性模量和耐磨性。
激光近成形技術。這是一種以零件的三維CAD模型為基礎,通過逐層堆積的方法制造出零件的快速成形技術。該技術可顯著提高材料的利用率,降低成本,縮短零件的制造周期,提高效率,所成形的零件可達100%致密。有報道采用Ti-6Al-4V合金粉末及B粉合成了Ti-6Al-4V-TiB復合材料,B粉在激光沉積快速冷卻過程中與基體粉末迅速反應,生成的細小TiB增強體,均勻地分布在Ti-6Al-4V基體上。
放電等離子燒結技術。在燒結過程中,電極通入直流脈沖電流,瞬間產生放電等離子體,使燒結體內部各個顆粒均勻地自身發熱并使顆粒表面活化。這種方法熱效率極高,放電點的彌散分布能夠實現均勻加熱,因而可制備出均質、致密、高質量的燒結體。這種技術,可以在較低的溫度和較短的時間內制備出增強顆粒細小、致密度高的復合材料,且成本較低,因此被認為很有研發前途。
自蔓延高溫原位合成技術。這是一種利用放熱反應使混和體系的反應自發地持續進行而生成金屬陶瓷或金屬間化合物的方法。將組分粉末按比例混合、壓坯,放在真空或惰性氣體中,在壓坯內部預熱點火,使組分之間發生放熱化學反應,放出的熱量蔓延引起鄰近部分繼續燃燒反應,直至反應全部完成。已成功地用此方法合成了SiC增強和Al2O3增強的鈦鋁復合材料。金屬e線 — 中國有色金屬、冶金原料、鐵合金權威資訊平臺。為業內人士提供高價值的核心技術、最可靠的產品知識信息