[发明专利]一种连续金属Mo丝增强Ti/Al

说明书

本发明提供一种连续金属Mo丝增强Ti/Al₃Ti层状复合材料及制备方法，包括如下步骤：将TC₄箔、Al箔和Mo丝进行预处理；将预处理好的TC₄箔、Al箔和Mo丝按照“TC₄‑Al‑Mo‑Al‑TC₄”为一个单元叠放，最外层为TC₄箔；将叠放好的试样整体放入真空热压炉中，设置工艺参数并进行烧结。本发明制备的层状复合材料由于其特殊的叠层结构和纤维增强作用，复合材料的失效分析结果表明：Al₃Ti基体的失效为穿晶断裂，金属钼丝的脱粘、拔出等行为和韧性层Ti层对复合材料的韧性提高明显，本发明使用来源广泛的商用金属箔材，复合材料制备过程中低温、无毒、节能环保，且工艺简单易行，成本低廉，性能稳定可靠。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及制备方法，尤其涉及连续金属Mo丝增强Ti/Al₃Ti层状复合材料及制备方法，属于复合材料领域，复合材料结构设计、制备技术，包括纤维增韧技术、纤维增强技术、特殊叠层高吸能材料技术。

背景技术

随着现代工业的快速发展以及材料科学技术的日新月异，单一的金属或合金已经无法满足现代工业对材料综合性能的要求，各行业对高性能复合材料需求也日益迫切。其中近些年迅猛发展的航空航天领域，对所采用的高温结构材料的要求更为严格和急切。对航空飞行器来说，降低飞行器的总重量并提高飞行器发动机的工作温度既能够增加其推重比，同时还能节省飞行器自身所消耗的燃料，使其拥有更好的飞行性能。因此，具有轻质、高强、高模量、耐高温、抗氧化、抗蠕变性能的航空材料要求使得原本普遍应用于航空航天领域的高温镍基合金已经无法很好的满足这些要求。高温合金逐渐展现出的缺点使得人们的目光转移到复合材料上，如陶瓷基复合材料，C/C复合材料，难熔金属硅化物基复合材料，金属间化合物基复合材料等。在新型高温材料研究中，金属间化合物基复合材料引起了人们的极大关注。

金属间化合物不仅具有优良物理化学性质，而且具有比强度高、高温力学性能优良、抗氧化性及高抗蠕变等诸多优异性能。同时，金属间化合物的键合方式为金属键和共价键共存的特性。这就使得其使用温度能够介于金属超合金和陶瓷之间，与金属合金相比具有更高的使用温度，与陶瓷相比又具有更低的脆性，是20世纪90年代发展起来的新型高温结构材料。金属间化合物的这些优点使得其在航空航天、交通运输、机械化工等许多工业领域应用前景广泛。

尽管金属间化合物的种种优点，但并非所有的金属间化合物都能成为高温结构材料，其中有具有铍化物，铝化物和硅化物的金属间化合物才符合新型高温结构材料的要求，其中以铝化物的金属间化合物的研究最为成熟。近年来，国内外对Ti-Al、Fe-Al、Ni-Al系等金属间化合物进行了大量研究。

其中研究相对较多且较为成熟的Ti-Al系金属间化合物成为近年来轻质高温结构材料研究的热点之一。Ti-Al系金属间化合物具有低密度、高比强度、高比模量，以及高抗氧化性等优点，这使其成为替代普遍应用于航空航天领域高温镍基合金的理想材料。对于Ti-Al系金属间化合物目前研究最多的是TiAl金属间化合物。相对于其它几种金属间化合物，对于密度最小、比强度最高、高温抗氧化性能最好的Al₃Ti人们也进行了大量的研究工作。但是由于金属间化合物低温脆性大、塑性差、断裂韧性低、疲劳韧性低等诸多缺点，很大程度上限制了其在工程中的实际应用。为了克服这些缺点，科研工作者进行了大量的探索研究实验，并通过加入合金元素进行合金化和热机械处理等方法获得细小均匀，偏析少的合金组织来改善其室温塑性差的缺点，但是通过研究证明此类方法在一定程度上提高Al₃Ti金属间化合物的强度，提高断裂韧性，但是并不能有效的解决其脆性大的难题，使得Al₃Ti金属间化合物的广泛应用受到限制。并且远不能达到实际应用的水平。