[发明专利]一种连续纤维增强钛-钛铝混杂基体复合材料的制备方法

摘要

本发明属于金属基复合材料制备领域，特别涉及一种连续纤维增强混杂金属基复合材料的制备方法。本发明采用磁控溅射+热压或热等静压的方法制备连续SiC纤维增强钛-钛铝混杂基体复合材料，与连续纤维增强钛基复合材料以及连续纤维增强钛铝基复合材料相比较，具有更优异的综合性能，既具有良好的室温塑性，又具有良好的高温性能，同时，抗裂纹扩展能力也显著提高。连续SiC纤维增强钛-钛铝混杂基体复合材料具有在微米及亚微米甚至纳米尺度任意层叠的钛铝金属间化合物和钛合金的混杂基体，在交替沉积的Ti和Al层发生原位反应时，由于Ti层过量，未参与反应的钛作为中间层、协调层，改善了通过原位反应获得的钛铝金属间化合物的室温塑性。

主权项

一种连续纤维增强钛‑钛铝混杂基体复合材料的制备方法，其特征是，1）加工用于磁控溅射的金属靶材，采用高压水切割或数控加工的方式加工出用作磁控溅射靶材的钛或钛合金板材和铝或铝合金板材；2）金属靶材的表面化学清洗，去除用作磁控溅射靶材的金属板材表面的污垢和氧化层；3）SiC纤维表面处理，将SiC纤维放入丙酮中进行超声清洗，去除纤维表面的污垢；4）靶材安装，在鼠笼式磁控溅射设备中安装两对平面对靶，其中，一对平面对靶是钛或钛合金靶材，另一对平面对靶是铝或铝合金靶材；5）纤维缠绕，将经过表面处理后的SiC纤维均匀缠绕在磁控溅射设备的鼠笼架上之后，将鼠笼架安装到鼠笼式磁控溅射设备中的转动轴上；6）磁控溅射，按照一层钛或钛合金、一层铝或铝合金的顺序在SiC纤维上进行磁控溅射，最外一层为钛或钛合金，其中，钛或钛合金的磁控溅射工艺参数为：溅射温度：室温；溅射功率200‑500W；氩气压力1.0‑5.0Pa；氩气流量20‑40sccm，溅射时间12‑36h；铝或铝合金的磁控溅射工艺参数为：溅射温度：室温；溅射功率100‑300W、氩气压力0.5‑4.0Pa；氩气流量20‑40sccm，溅射时间12‑36h；7）在SiC纤维的表面制备出钛‑铝叠层的复合先驱丝，钛或钛合金层与铝或铝合金层的厚度比为1‑1.2；8）热压或热等静压复合，将钛‑铝叠层的复合先驱丝以密排堆垛的方式放置入金属包套中，经过真空除气、真空封装后，放置入热压或热等静压设备中，进行复合，制备出连续纤维增强的钛‑钛铝金属间化合物混杂基体的复合材料。