一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料及其制备方法
专利汇可以提供一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基 复合材料 及其制备方法，该复合材料包含ZrO2基体相和TiAlZr金属间化合物，其中ZrO2占复合材料总 质量 的50%～90%，TiAlZr金属间化合物占复合材料总质量的10%～50%。本发明的复合材料制备过程中，Ti粉、Al粉、Zr粉三者发生反应生成具有较好韧性的TiAlZr金属间化合物，并均匀分布在高强度硬度的ZrO2基体中，TiAlZr起到增韧ZrO2基体的作用，使 热压 烧结 制备的TiAlZr/ZrO2陶瓷基复合材料具有优异的综合 力 学性能和抗 腐蚀 性，从而适应深海热液区极端环境下的要求。，下面是一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料，其特征在于，该复合材料包含ZrO2基体相和TiAlZr金属间化合物，其中ZrO2占复合材料总质量的50%～90%，TiAlZr金属间化合物占复合材料总质量的10%～50%。
2.如权利要求1所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料，其特征在于，所述的TiAlZr金属间化合物是采用Ti粉、Al粉及Zr粉高温反应制成，其中，Ti粉、Al粉及Zr粉三者的摩尔比为1:1:1。
3.一种根据权利要求1或2所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包含以下具体步骤：
步骤1，将金属Ti粉、Al粉、Zr粉和ZrO2粉按配比准确配料，并加入适量过程控制剂，然后，通过高能行星球磨，制得均匀的混合粉末；
步骤2，在充满氮气或氩气保护气氛中，取出将上述混合粉末，并装进模具中，热压烧结，然后，冷却，得到TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料。
4.如权利要求3所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属Ti粉、Al粉、Zr粉的摩尔比为1:1:1。
5.如权利要求4所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属Ti粉、Al粉、Zr粉的粒度为100~200目。
6.如权利要求3所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述过程控制剂的加入量为复合材料总质量的1%~5%。
7.如权利要求6所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述过程控制剂选用硬脂酸。
8.如权利要求3所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的ZrO2粉为3mol%Y2O3稳定的ZrO2粉末，由单斜相和四方相晶体结构的ZrO2组成。
9.如权利要求3所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中高能行星球磨是指：采用氧化锆磨球，磨球与原料的质量比为
10:1~20:1，球磨罐内充氮气或氩气保护，转速为200～500转/分钟，球磨时间为6～12小时。
10.如权利要求3所述的TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中热压烧结是指在烧结炉内烧结，包含以下具体步骤：将炉内抽真空至0.1Pa，于室温升温至600℃，保温1~4小时；然后继续升温至烧结温度点1400℃～
1600℃，升温速率为15～20℃/min；在烧结温度点加压至5～40MPa，并保温0.5～2h，然后随炉冷却降温至室温。
一种TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料及其制
备方法
技术领域
背景技术
20世纪90年代开始，美国、法国、英国、日本、俄罗斯等科技强国，纷纷建立了海洋综合管理机构，制定了海洋发展规划，把发展海洋高科技摆在向海洋进军的首要位置。海洋科技领域的发展是一项系统的工程，往往是诸多领域科技发展的集成，但就最重要的基础而言，常常依赖于材料科技的发展和突破，尤其将特别依赖于专用海洋材料的研究和进展。与陆地使用材料不同的是，深海材料受到海水重压，热液区高温热蚀，硫化氢与氯离子腐蚀，海洋微生物附着腐蚀，这就要求深海材料必须具有高强度、耐腐蚀、抗附着、比重轻、高韧性等特点，但目前深海材料可选择的种类非常有限，一定程度上制约了深海探索。例如，深潜器耐压壳体材料的选用，不仅要考虑材料的比强度和比刚度，使之在同样结构重量的情况下深潜器能获得更大的潜深，或在要求的深度下有最轻的结构重量；同时还必须考虑材料的制造性能、可焊性、开孔性、抗腐蚀性、经济性等等。目前大深度深潜器使用的耐压壳材料仅为Ti6Al4V，其优点是重量轻，强度高，具有较好的机械性能，无磁性，良好的耐腐蚀性。深潜器的支撑主框架是一个焊接的空间框架结构，材料选择Ti4Al2V。但深海热液区长期使用的原位测温计表明钛合金容易与热液喷口处的硫化物发生反应导致破坏。
发明内容
步骤2，在充满氮气或氩气保护气氛中，取出将上述混合粉末，并装进模具中，在烧结炉内热压烧结，然后，随炉冷却，得到TiAlZr/ZrO2深海热液区耐蚀陶瓷基复合材料。所述的模具优选石墨模具，在热压烧结中，需要高温高压，一般为真空系统，所以模具需要耐高温、有一定的高温强度（在高温加压时不会破坏），所以一般选用石墨材料制作模具。通过将粉末在石墨模具中进行加压烧结，获得一定形状的陶瓷。
40MPa，并保温0.5～2h，然后随炉冷却降温至室温。
弯强度为200～1000MPa，单边切口梁法测试断裂韧性为3～10MPa· m ，具有良好的抗高温高压饱和硫化氢溶液腐蚀性能，在200℃、10MPa饱和硫化氢水溶液中浸没168小时后微观结构与力学性能基本保持不变。
具体实施方式
1h。随炉冷却制备得到TiAlZr/ZrO2陶瓷基复合材料。
1h。随炉冷却制备得到TiAlZr/ZrO2陶瓷基复合材料。
6.9 MPa· m 。
7.8 MPa· m 。
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