[发明专利]一种长碳纤维增强钛合金复合材料

摘要

本发明涉及一种长碳纤维增强钛合金复合材料，其制备方法包含如下步骤：准备钛合金，碳纤维预处理，镀镍，沉积铬，将钛合金粉末均匀铺在模具内，然后在钛合金粉末层上排列剪好的镀层碳纤维，然后再铺设一层钛合金粉末，重复上述过程至模具填满，对粉体实施加压加热操作，在真空炉内进行烧结，冷却得到的烧结体即得到该碳纤维增强钛合金复合材料。该复合材料具有强度极高的技术效果。

主权项

一种长碳纤维增强钛合金复合材料，其特征在于，该长碳纤维增强钛合金复合材料由长碳纤维与钛合金层状复合，其制备方法包含如下步骤：（1）准备钛合金，所述钛合金按照重量百分含量由如下成分组成：Nb：21~24%，Zr：8.2~9.1%，Sn：12~18.6%，O：0.012~0.180%，RE：1.0~1.6%，Al：2.2~3.1%，余量为Ti；（2）碳纤维去胶、中和、活化、还原预处理；（3）在碳纤维表面进行化学镀镍；（4）清洗干燥后在步骤（3）得到的镀镍碳纤维表面化学沉积一层金属铬；（5）将步骤（4）得到的镀层碳纤维剪成1~20mm的长度；（6）将步骤（1）的钛合金制成粉末，将钛合金粉末均匀铺在模具内，厚度为1~5cm，然后在钛合金粉末层上排列步骤（5）剪好的镀层碳纤维，然后再铺设一层钛合金粉末，厚度为1~5mm，重复上述过程至模具填满；（8）对粉体实施加压加热操作，温度为110~182℃，压力为560~800MPa，保压时间为10~180s；（9）在真空炉内进行烧结，烧结温度为1010~1480℃，烧结保温时间为1~6h；（10）冷却步骤（9）得到的烧结体即得到该长碳纤维增强钛合金复合材料；所述钛合金由如下步骤制成：（a）配料：按照Nb：21~24%，Zr：8.2~9.1%，Sn：12~18.6%，O：0.012~0.180%，RE：1.0~1.6%，Al：2.2~3.1%，余量为Ti；进行配料，其中Ti以海绵钛，Zr以海绵锆、Nb采用Ti‑52Nb中间合金、Sn采用Ti‑68Sn中间合金、RE采用混合稀土、Al采用Ti‑Al中间合金，O为上述原料中残留元素；（b）熔炼：将步骤（a）配好的料压制成电极，在真空自耗电弧炉中熔炼2次；（c）均匀化退火：均匀化温度为992~1210℃，保持时间为11~18h，退火后进行扒皮去除氧化层；（d）锻造：锻造加热温度为925~990℃，保温时间为68~86min，终锻温度为810~860℃；（e）热轧：轧制不进行中间退火，轧制道次为8；（f）冷轧：冷轧的总变形量为80%；（g）固溶热处理：将冷轧板在箱式电阻炉中进行固溶热处理，固溶温度为835‑860℃，保温时间为0.8‑1.8h，水淬；（h）时效热处理：分为如下四步：时效温度为300~320℃，保温时间为5~18min，水淬；在加热到400~420℃进行第二次时效处理，时效时间为1~1.8h，水淬；再加热到480~495℃进行第三次时效，时效时间为2~2.5h，水淬；再加热到520~550℃进行第四次时效，时效时间为5~8h，水淬；得到钛合金成品。