[发明专利]一种航空航天用金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种航空航天用金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：首先称取ZrB₂粉、Ti粉和Nb粉，球磨混合制得混合粉体；然后将混合粉体置于涂有氮化硼和无水乙醇模具中，压制成型，然后真空热压烧结制得不同ZrB₂粉含量的增强型铌钛基复合材料；将不同ZrB₂粉含量的增强型铌钛剂复合材料依次作为上表层、夹心层和下表层置于石墨模具中，层与层之间采用环氧树脂粘结，然后向石墨模具施加15‑20MPa的压力，压制成型，然后干燥，脱模，制得航空航天用金属基复合材料。本发明制得的金属基复合材料耐磨、耐高温性能优异，稳定性好，力学性能佳，且制备方法简单。

技术领域：

本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种航空航天用金属基复合材料的制备方法。

背景技术：

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。复合材料在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料，具有很广的应用前景。

铌钛基复合材料是一种应用广泛的复合材料，其具有重要的实用价值，它除可以直接用于高温结构件外，还可以通过超塑性加工，用于制作航空航天发动机的零部件以及其他结构部件。但是一般的铌钛基复合材料高温强度较低，需要进一步改善。

发明内容：

本发明的目的是提供一种航空航天用金属基复合材料的制备方法，该制备方法简单，制得的复合材料稳定性好，耐高温性能优异，力学性能佳。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种航空航天用金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称量ZrB₂粉、Ti粉和Nb粉，并将称量的粉末置于不锈钢球磨罐中，使用行星式球磨机球磨8-12h，球磨结束后在干燥箱中50℃下干燥，得到混合粉体；

(2)在石墨模具表面涂上一层氮化硼和无水乙醇的混合物，然后将上述制备的混合粉体置于石墨模具中，10-12MPa下，压制成型，制得坯体；在烧结用石墨模具表面涂上一层氮化硼和无水乙醇的混合物，然后将制得的坯体置于该烧结用石墨模具中，进行真空热压烧结，烧结结束后随炉冷却至室温，制得不同ZrB₂粉含量的增强型铌钛基复合材料；

(3)将不同ZrB₂粉含量的增强型铌钛基复合材料依次作为上表层、夹心层和下表层置于石墨模具中，层与层之间采用环氧树脂粘结，然后向石墨模具施加15-20MPa的压力，压制成型，然后干燥，脱模，制得航空航天用金属基复合材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)混合粉体中，所述ZrB₂粉、Ti粉和Nb粉的质量百分含量分别为ZrB₂粉15-60wt％、Ti粉8-17wt％和Nb粉余量。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述氮化硼和无水乙醇的质量比为1：(23-35)。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述球磨的转速为10-15rpm。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述球磨的转速为13rpm。