[发明专利]β钛－纤维加强的复合层状物

说明书

本申请是美国专利申请号08/588,868(申请日为1996年1月19日，题目为“β钛-加强的复合层状物”)的国际申请，它是申请日为1995年12月7日，题目为“钛和石墨纤维复合物”申请号08/568,530的部分后续申请，该申请是现放弃的美国专利申请号08/139,091(申请日为1993年10月18日，题目为“钛和石墨纤维复合物”)的后续申请，其内容在此结合以作整体参考。

背景技术

许多工业应用中要求材料同时具有高强度、低重量和耐磨损。为了满足这些要求，则利用金属和金属-复合物层状材料。

材料具有高强度、低重量和耐磨损的一方面用于机动和人力交通工具的部件构造，以提供令人满意的结构完整性和耐磨损，同时在一定量的燃料或动力下，增加了交通工具的行程。这样的交通工具包括汽车、卡车、飞机、火车、自行车、摩托车和宇宙飞船。其它应用包括高尔夫球棍(包括柄和头部)，管状结构如垒球棒，雪橇和冲浪与滑雪板。

为了满足航天和航空工业的需要，已研制许多金属-复合物叠层材料以代替航空器基本结构的构造中传统使用的各种金属。然而，这些复合材料的问题包括不同层的强度与弹性模量比之间不协调。这些不协调使得在一特定量应力作用下，复合物的各层在复合物其它层之前断裂，故造成非断裂层的强度未充分利用。因此，通常使用的轻质金属-复合物叠层材料对于金属-复合物叠层材料的给定应变不能用到各层的最大强度。

因此，除了其它应用之外，需要高强度、轻质材料用于工业如机动和非机动交通工具的部件。此外，需要轻质的金属-复合物叠层材料，对于各金属-复合物叠层材料的给定应变，应充分利用所有各材料层的强度。

发明内容

本发明在一方面，提供了一种制备β钛-纤维加强的复合层状物的方法，其包括步骤为：首先，提供一种带有表面区域的β钛合金，它具有第1屈服强度与弹性模量比。然后，在第1预定温度下以第1预定时间加热β钛合金以使β钛合金具有第2屈服强度与弹性模量比。接着，将具有强度与弹性模量比的纤维加强复合层粘接到β钛合金上以产生β钛-纤维加强的复合层状物。第1预定温度和第1预定时间的选定为β钛合金的第2屈服强度与弹性模量比同纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。

在一较佳实施例中，该方法还包括在提供β钛合金步骤后在其表面贴敷如铂的贵金属以产生有敷层β钛合金的步骤。在另一较佳实施例中，该方法还包括在提供步骤之后，研磨β钛合金的表面以增加表面积的步骤。在又一较佳实施例中，该方法还包括在加热步骤后，用底料涂敷表面的步骤。按照本发明的另一方面，提供了一种按照上述方法制成的β钛-纤维加强的复合层状物。

按照本发明的又一方面，提供了一种β钛-纤维加强的复合层状物，包括第1层有表面的β钛合金和第1层纤维加强复合物，其中，第1层β钛合金所具有的屈服强度与弹性模量比同第1层纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。β钛合金的表面可贴敷一种如铂的贵金属。β钛-纤维加强的复合层状物也可包括多层β钛合金，以及夹在它们之间的至少一层纤维加强复合物，其中，每一层β钛合金具有的屈服强度与弹性模量比同至少一层纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。

本发明的再一方面提供了一种制造制品的方法，包括如下步骤：首先，按照本发明的方法制备β钛-纤维加强的复合层状物。接着将β钛-纤维加强的复合层状物结合进制品中。这些制品的例子包括机动车、高尔夫球棍、垒球棒、雪橇、冲浪板、滑雪板、和容器。

本发明的又一方面提供了一种制备金属-纤维加强复合层状物的方法，包括如下步骤：首先，提供一种带有表面区域的金属，它具有第1屈服强度与弹性模量比。然后，在第1预定温度下以第1预定时间加热该金属以使该金属具有第2屈服强度与弹性模量比。接着，将具有强度与弹性模量比的纤维加强复合物粘接到该金属上以产生一种金属-纤维加强复合层状物。第1预定温度和第1预定时间是在金属的第2屈服强度与弹性模量比同纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同情况下选定；该金属的第2屈服强度与弹性模量比约大于1％。

本发明的这些特点、特性和优点将在下面参照附图(没有按比例画出)的说明和所附的权利要求书中更加显而易见。

附图简介

图1是本发明的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，

图2是本发明另一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，

图3是本发明又一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，

图4是本发明再一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，

图5是本发明方法一例的流程图，