颗粒增强钛基复合材料专利申请相关数据分析

2020-08-11杨文昭等同第一作者

科学技术创新 2020年22期

陈帅杨文昭（等同第一作者）

（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津300304）

1 概述

随着制造业的不断进步与发展，钛基复合材料因具有比强度高、密度低、耐腐蚀和耐高温性能优异等特点，已成为不可或缺的新型材料。钛基复合材料（TMCs）已成为钛合金的一种发展趋势。其分为颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）和连续纤维增强钛基复合材料（FTMCs）两大类；前期主要以纤维增强的钛基复合材料为主，尽管可获得的良好的机械性能，因其高成本及制造工艺而限制了其应用。增强颗粒一般具有较低的密度、较高的弹性模量和良好的强度，因此，研究颗粒增强钛基复合材料是目前的重要方向[1-3]。

2 专利申请态势分析

2.1 主要申请人分布

图1 显示了颗粒增强钛基复合材料技术主要专利申请人情况，可以看出，国内外排名前10 的申请人当中，国内申请人占7 个均为高校，国外占3 个均为企业。20 世纪80 年代开始，美国Dynamet 科技公司、日本丰田公司、日本铃木公司为主要的申请人，申请了较多的相关专利，随着国外相关技术的成熟，申请量逐渐减少，现阶段该技术的主要申请人以我国上海交通大学、美国Dynamet 科技公司为主。

从图1 中可以看出国外主要申请人以日本企业为主，可见日本以企业为主体对颗粒增强钛基复合材料进行了大量的研究，并进行了产业化的生产。国内外排名前10 的申请人中有7 位是国内申请人，说明目前颗粒增强钛基复合材料在我国有较高的研究热度，国内的申请人主要为高校，说明我国的颗粒增强钛基复合材料的研究主要在高校，企业的研究较少。

实验室中的研究最终目的就是要产业化，相信随着相关技术的发展会有更多的企业参与到颗粒增强钛基复合材料的研究和专利申请中来。

2.2 制备方法分布

图1 颗粒增强钛基复合材料主要申请人分布

图2 不同制备方法的专利申请数量图

由图2 可以看出，根据上述技术概述中总结的颗粒增强钛基复合材料的几种制备方法，采用粉末冶金、熔炼铸造、机械合金化制备工艺的专利申请较多，而燃烧合成法、喷射沉积法相关专利申请很少。国内、外的专利申请中，粉末冶金、熔炼铸造、机械合金化制备工艺在各自申请量中所占比例大体相当；对燃烧合成法和喷射沉积法的研究相对较少，因二者对设备和工艺的要求较高，生产成本也较高，因此研究较少；国内、外申请较多采用的方法为粉末冶金法，粉末冶金法工艺简单对设备要求不大，因此研究较多；可见，从全球专利申请量来看，专利申请最多的是采用粉末冶金的方法，熔炼铸造、机械合金化法紧随其后。

3 制备方法的技术功效

图3 不同制备方法的技术功效图

从图3 中可以看出主要的研究方向在于提高钛基复合材料的强度，而对于致密度、塑韧性等研究较少，这说明对钛基复合材料作为结构性材料的需求要大于作为功能性材料。其中粉末冶金、熔炼铸造、机械合金化法制备的颗粒增强钛基复合材料最主要的性能是提高了基体材料的强度，由于强度提高往往会对延伸率产生不利的影响，因此延伸率往往下降或保持不变，因此针对提高延伸率的专利申请也较少，因此，在提高硬度的同时，同样具有较高的塑韧性、硬度、耐磨性等综合性能已成为目前颗粒增强钛基复合材料研究的热点。