[发明专利]原位自生钛基复合材料复合叠层构件及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种原位自生钛基复合材料复合叠层构件的制备方法，涉及金属基复合材料领域。包括如下步骤：A、线切割加工得到钛合金基材和钛基复合材料板材试样；B、对板材试样进行表面处理；C、贴紧至少一层钛合金基材和至少一层钛基复合材料板材试样得到复合板材构件，将复合板材构件表面涂BN溶液放入压力模具中固定；D、对复合板材构件温度850‑950℃，压力5‑15MPa，保温0.5‑1.5h，制备得到无界面空洞缺陷的钛基复合材料双层板或多层板构件。本发明复合构件界面剪切强度640‑670MPa，兼具良好的强塑性，为高强韧钛基复合材料复合构件的加工提供了新解决途径，对超高强多层复合构件的制备具有深远战略意义。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，尤其涉及一种原位自生钛基复合材料复合叠层构件及其制备方法，具体涉及一种原位自生钛基复合材料复合叠层构件的压力扩散连接制备方法。

背景技术

在过去三十几年中，钛基复合材料的应用逐渐广泛，已从军事国防领域向民用领域过渡，如今已在航空航天、兵器、民航和工业等诸多领域实现应用。相比于长纤维增强钛基复合材料，颗粒和晶须增强钛基复合材料虽然在单项性能方面自叹弗如，但是却也赋予了更好的可加工性，这恰恰是该材料实现应用的重要前提。

目前，已有众多研究机构开展钛基复合材料制备与加工的研究，解决了复合材料制备与加工的一些有挑战性的难题。但是，钛基复合材料的未来发展仍然面临很大的不确定性，随着高科技的迅速发展，迫切需要钛基复合材料满足高性能化和多功能化的挑战，因此，新一代的钛基复合材料必然朝着“结构复杂化”的方向发展，改变传统增强体均匀分布的有序设计，从宏观尺度设计增强体的非均匀分布，进一步发掘该材料的性能潜力、实现性能的最优配置。

公告号为CN106853530B的中国发明专利公开了一种铺粉-热压烧结制备层状钛基复合材料的方法。本发明涉及一种铺粉-热压烧结制备层状钛基复合材料的方法。本发明目的是为了解决层状钛基复合材料界面结合强度低、层厚以及各层成分不易控制、材料制备过程复杂的问题。方法：以混粉-铺粉-热压烧结的方式，将钛合金粉末与增强体均匀混合后手动铺粉，省去制备块体材料的过程，不需要预先制备各层材料而是通过直接热压烧结制备钛基层状复合材料。通过调节增强体含量以及铺粉参数，实现成分可控、层厚可调的层状材料制备。本发明用于制备层状钛基复合材料。但是该方法更复杂，成本更高，还无法实现现有的板材之间的连接，并且其多层材料的厚度都在毫米级以下，在航空航天领域的应用前景较小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原位自生钛基复合材料复合叠层构件的制备方法，充分发挥了多种材料独有的优秀效能，解决了钛基复合材料压力扩散连接存在的相关技术难题，满足了高强钛基复合材料与高韧性钛合金的连接需求，极大地拓宽了高强高模量钛基复合材料的应用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种原位自生钛基复合材料复合叠层构件的制备方法，包括如下步骤：

A、线切割加工得到钛合金基材和钛基复合材料板材试样；

B、对板材试样进行表面处理；

C、贴紧至少一层钛合金基材和至少一层钛基复合材料板材试样得到复合板材构件，将复合板材构件放入压力模具中，在与压力模具接触的复合板材构件表面涂BN溶液，防止连接过程中试样与模具粘连，并将复合板材构件固定于压力模具中，置于真空热压炉中预压紧；

D、对复合板材构件真空高温压制，制备得到无界面空洞缺陷的钛基复合材料双层板或多层板构件。