实施方案
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0023] 一种AlMgB14-TiB2/Ti梯度功能复合材料,包括Ti金属粉末和AlMgB14陶瓷粉末;其特征在于:在所述AlMgB14陶瓷粉末中加入TiB2粉末混合形成中间层,所述Ti金属粉末和AlMgB14陶瓷粉末作为外层分别设置在中间层的两侧,在脉冲电场作用下压制烧结成型。Ti金属粉末和AlMgB14陶瓷粉末的粒径为30~50μm;TiB2粉末的粒径不大于200nm;中间层的层数不少于3层。
[0024] 如图1-2所示,一种AlMgB14-TiB2/Ti梯度功能复合材料的制备方法,包括如下制备步骤:
[0025] (1)将AlMgB14陶瓷粉末、Ti金属粉末、TiB2粉末在乙醇中进行超声波分散处理1h;
[0026] (2)将超声波分散后的上述各粉末置于干燥箱中干燥2h;
[0027] (3)取干燥后的TiB2粉末加入至AlMgB14陶瓷粉末中均匀混合,并将其置于刚玉球磨罐中球磨10h形成AlMgB14-TiB2混合粉末;
[0028] (4)依次将Ti金属粉末、AlMgB14-TiB2混合粉末、AlMgB14陶瓷粉末堆叠于碳化硅模具管5中;
[0029] (5)将碳化硅模具管5置于反应炉中的上石墨压头3和下石墨压头4之间并施加压力,压制成柱状坯料;
[0030] (6)将反应炉内抽真空至10-3~10-4Pa,接通电源调节脉冲电流频率至40~50Hz,将电流调节至1000~1600A,保持10~15min,烧结完成后将电流缓慢调节至零;
[0031] (7)将柱状坯料随炉冷却至室温即成AlMgB14-TiB2/Ti梯度功能复合材料。
[0032] 步骤(3)中AlMgB14-TiB2混合粉末分为三层,从下往上每层中的TiB2质量分数分别为20~30%、40~50%和60~70%;碳化硅模具管5的内径为20mm,壁厚为1mm。
[0033] 实施例1
[0034] 分别将质量分数为20%、40%和60%的TiB2加入AlMgB14中混合均匀,在刚玉球磨罐中球磨10h备用。在模具中,由下至上依次放置Ti金属粉末、AlMgB14与TiB2的混合粉、AlMgB14陶瓷粉末,中间层为3层。将模具放置压力机中,采用15MPa压力压制成柱状坯料。AlMgB14陶瓷粉末和Ti金属粉末的粒径尺寸为30~50μm,TiB2粉末的粒径尺寸为200nm,粉体在混合之前,在乙醇中进行超声波分散处理1小时,在干燥箱中干燥2小时。
[0035] 如图1所示,将坯料置于电极之间的碳化硅模具管内,将脉冲频率40Hz的电流升至1500A,保持10min后降至1200A,保持15min,最后关闭电源,试样随炉冷却至室温。整个过程炉内真空度为2×10-4Pa,施加双向压力40MPa,试样自然冷却后从模具中取出。梯度功能复
0.5
合材料的平均表面硬度达到35.8GPa,断裂韧性为23.15MPa.m ,抗弯强度1912MPa,表面摩擦系数为0.12。
[0036] 实施例2
[0037] 分别将质量分数为30%、50%和70%的TiB2加入AlMgB14中混合均匀,在刚玉球磨罐中球磨10h备用。在模具中,由下至上依次放置Ti金属粉末、AlMgB14与TiB2的混合粉、AlMgB14陶瓷粉末,中间层为3层。将模具放置压力机中,采用15MPa压力压制成柱状坯料。AlMgB14陶瓷粉末和Ti金属粉末的粒径尺寸为30~50μm,TiB2粉末的粒径尺寸为200nm,粉体在混合之前,在乙醇中进行超声波分散处理1小时,在干燥箱中干燥2小时。
[0038] 如图1所示,将坯料置于电极之间的碳化硅模具管内,将脉冲频率50Hz的电流升至1500A,保持10min后降至1300A,保持15min,最后关闭电源,试样随炉冷却至室温。整个过程炉内真空度为2×10-4Pa,施加双向压力50MPa,试样自然冷却后从模具中取出。梯度功能复合材料的平均表面硬度达到38.5GPa,断裂韧性为29.76MPa.m0.5,抗弯强度1970MPa,表面摩擦系数为0.1。