[发明专利]一种提高SiC纤维增强Ti/Al3Ti金属间化合物层状复合材料界面强度的方法

说明书

本发明提供的是一种提高SiC纤维增强Ti/Al₃Ti金属间化合物层状复合材料界面强度的方法。SiC纤维先经过去胶、粗化、敏化、活化的预处理工艺之后，进行再经过化学镀镍和电镀镍；处理后的将SiC纤维均匀且分散地铺在Al箔表面，之后将TC4箔材和Al箔材交错排列并保证上下表面均为TC4箔片；进行热压烧结。为了解决纤维与基体之间的润湿性问题，本发明提出了一种SiC纤维先化学镀镍后电镀镍的工艺方法，之后将镀镍后的SiC纤维引入到Ti/Al₃Ti金属间化合物基层状复合材料中，以此来提高纤维增强金属间化合物基层状复合材料的整体强度和塑韧性。

技术领域

本发明涉及的是一种纤维增强金属间化合物基层状复合材料的改性方法。

背景技术

自从进入21世纪以来，科学技术正在发生着日新月异的惊人变化，各行各业对金属基复合材料的要求显著提高，尤其是航空航天业，其内燃机，发动机等各种关键零部件都对材料本身提出了更高的要求。因此，金属复合材料就需要更高的强度，刚度以及良好的塑韧性和导热性能。根据贝壳材料的强韧化原理研究出的轻质层状复合材料能够满足上述的材料需求而得到了广泛重视。其中，Ti/Al系金属间化合物由于其具有质量较轻且耐高温等优异性能，逐渐成为了国际上结构材料研究的重点之一。Al₃Ti同Ti/Al系其他金属间化合物相比，其低温塑韧性较低，因此目前研究较少，但Al₃Ti密度小、抗高温氧化性能好且断裂韧性较好，考虑到利用Al₃Ti这些优点，人们研究出以Al₃Ti这种金属间化合物做为基体，高强度的钛合金(Ti-6Al-4V)增强的Ti/Al₃Ti层状复合材料，这类复合材由于金属间化合物的加入拥有了优异的抗蠕变能力同时高温下仍具有理想的强度，该复合材料的脆性也因韧性金属Ti的加入而降低。由于这种金属间化合物基层状复合材料具有独特的叠层结构和特殊的失效形式，除了拥有良好的力学性能，它还具有强大的抗冲击性能。

同时在Ti/Al₃Ti层状复合材料中，引入纤维之后，使得纤维增强的层状复合材料具有了良好的强度和刚度，模量、耐高温性能也比较优异，此外，它还具有很好的抗蠕变能力，是未来宇宙航天工程中使用的主要材料。目前，用于增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的纤维主要有碳纤维、氧化铝、碳化硅等陶瓷纤维，以及Mo纤维、W纤维等金属纤维。由于加入了纤维增强体，使得这种材料的整体强度获得了显著提高，同时也使得塑韧性得到了改善。

在纤维增强Ti/Al₃Ti金属间化合物基层状复合材料中，纤维是主要的承载对象，基体是起到固定增强纤维，传递载荷的作用，也就是将载荷通过复合材料的界面传递给纤维。在这一过程中，增强纤维和基体的界面发挥着重要的作用。如果纤维和基体的界面结合强度过低，基体和增强相难以结合到一起发挥出复合的优势。因此纤维增强Ti/Al₃Ti金属间化合物基层状复合材料中急需解决的一个问题就是纤维与基体的润湿性差、界面强度低的问题。

纤维增强复合材料中涉及到的主要问题是解决纤维与基体的润湿性。当纤维和基体的润湿性差，并且纤维和基体的热膨胀系数差异较大，还有在纤维增强复合材料制备过程中较高的温度和压力对纤维造成的损伤，都会影响复合材料的界面力学性能，故需要在纤维表面预先沉积一定厚度的金属，用以减少制备过程中纤维的损伤，同时改善纤维和基体的润湿性，增强界面结合强度，从而改善并提高复合材料的性能。当二者润湿性较差时，不但不能是达到纤维与基体的结合，还会很大程度的影响复合材料的性能。所以在纤维表面涂覆金属镍，使复合材料中纤维与基体的界面由金属与非金属的接触转变为金属与金属之间的接触，这样就可以很好地改善界面结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高纤维增强金属间化合物基层状复合材料的整体强度和塑韧性的提高SiC纤维增强Ti/Al₃Ti金属间化合物层状复合材料界面强度的方法。

本发明的目的是这样实现的：