以韌性金屬Ti箔、連續(xù)陶瓷Si C纖維、金屬間化合物Ti₂AlNb箔為原材料,對(duì)箔-纖維-箔進(jìn)行了單元堆疊,采用真空熱壓和陶瓷SiC纖維編織技術(shù)制備了不同熱加工工藝參數(shù)下的連續(xù)陶瓷Si C纖維增強(qiáng)鈦基仿生疊層復(fù)合材料。利用掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析儀（EDS）對(duì)制備態(tài)復(fù)合材料微觀組織形貌和各組元間界面元素分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,當(dāng)熱加工工藝參數(shù)為920℃/30 min/40 MPa時(shí),復(fù)合材料各組元間實(shí)現(xiàn)理想冶金結(jié)合,陶瓷SiC纖維均勻等距分布于韌性金屬Ti基體中,韌性金屬Ti箔與金屬間化合物Ti₂AlNb箔通過元素?cái)U(kuò)散實(shí)現(xiàn)了理想冶金結(jié)合。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(20)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

連續(xù)陶瓷Si C纖維

試驗(yàn)研究過程中，通過箔材裁剪機(jī)將韌性金屬Ti箔和金屬間化合物Ti2Al Nb箔裁剪，尺寸為40mm×60 mm，同時(shí)依次采用不同粒度的砂紙分別對(duì)箔材上下表面進(jìn)行打磨處理，以除去箔材表面的氧化膜結(jié)構(gòu)及其他雜質(zhì)成分，待箔材打磨完成后，將其置于丙酮溶液，在高功率超聲波中清洗20min，使得在打磨完成后機(jī)械粘附于箔材上下表面的雜質(zhì)與箔材本體發(fā)生脫離，進(jìn)一步獲得表面潔凈的試驗(yàn)所用箔材，隨后對(duì)箔材進(jìn)行真空干燥處理。將連續(xù)陶瓷Si C纖維在程序可控的纖維纏繞機(jī)上均勻編織排布，纖維單絲間軸向間距為200μm，陶瓷Si C纖維布編織寬度為40mm，待編織完成后將預(yù)先配置好的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膠體溶劑噴涂于陶瓷Si C纖維布表面，進(jìn)而對(duì)陶瓷Si C纖維布實(shí)現(xiàn)表面固結(jié)。陶瓷Si C纖維編織設(shè)備如圖2所示。將試驗(yàn)準(zhǔn)備好的韌性金屬Ti箔、金屬間化合物Ti2Al Nb箔和陶瓷Si C纖維布按照?qǐng)D3所示復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元順序依次重復(fù)堆疊組合，在復(fù)合材料的一個(gè)結(jié)構(gòu)單元組中，陶瓷Si C纖維布置于結(jié)構(gòu)單元組的中心位置，Si C纖維上下表面由韌性金屬Ti箔包覆，金屬間化合物Ti2Al Nb箔包覆于結(jié)構(gòu)單元最外側(cè)，單元組形成“三明治”結(jié)構(gòu)狀態(tài)。隨后依次重復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元組進(jìn)行復(fù)合材料預(yù)制體的堆疊，待堆疊完成后用直徑為100μm的不銹鋼纖維將復(fù)合材料預(yù)制體捆綁固定。然后將預(yù)制體置于真空熱壓燒結(jié)爐腔體內(nèi)，腔體真空度可達(dá)10-3Pa級(jí)別，待腔體溫度升至預(yù)設(shè)溫度區(qū)間內(nèi)，復(fù)合材料在熱壓爐上下壓頭的單向垂直載荷作用下熱壓燒結(jié)冶金成型，獲得復(fù)合材料熱加工試樣面板。復(fù)合材料熱加工制造示意圖如圖4所示。

將試驗(yàn)準(zhǔn)備好的韌性金屬Ti箔、金屬間化合物Ti2Al Nb箔和陶瓷Si C纖維布按照?qǐng)D3所示復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元順序依次重復(fù)堆疊組合，在復(fù)合材料的一個(gè)結(jié)構(gòu)單元組中，陶瓷Si C纖維布置于結(jié)構(gòu)單元組的中心位置，Si C纖維上下表面由韌性金屬Ti箔包覆，金屬間化合物Ti2Al Nb箔包覆于結(jié)構(gòu)單元最外側(cè)，單元組形成“三明治”結(jié)構(gòu)狀態(tài)。隨后依次重復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元組進(jìn)行復(fù)合材料預(yù)制體的堆疊，待堆疊完成后用直徑為100μm的不銹鋼纖維將復(fù)合材料預(yù)制體捆綁固定。然后將預(yù)制體置于真空熱壓燒結(jié)爐腔體內(nèi)，腔體真空度可達(dá)10-3Pa級(jí)別，待腔體溫度升至預(yù)設(shè)溫度區(qū)間內(nèi)，復(fù)合材料在熱壓爐上下壓頭的單向垂直載荷作用下熱壓燒結(jié)冶金成型，獲得復(fù)合材料熱加工試樣面板。復(fù)合材料熱加工制造示意圖如圖4所示。圖4 復(fù)合材料熱加工制造示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基（SiCf/Ti）復(fù)合材料的制備技術(shù)及界面特性研究綜述[J]. 成小樂,尹君,屈銀虎,符寒光,趙冰.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(05)
[2]Ti2AlNb基合金軋板高溫抗氧化性能研究[J]. 朱慧萍,曲壽江,祁廣源,沈軍.  稀有金屬. 2016(02)
[3]Ti3Al/Ti/Ti2AlNb擴(kuò)散連接工藝及性能[J]. 魏紅梅,李萬青,何鵬,高麗嬌,林鐵松.  焊接學(xué)報(bào). 2015(04)
[4]新型金屬間化合物基層狀裝甲防護(hù)復(fù)合材料[J]. 曹陽,朱世范,果春煥,侯紅亮,姜風(fēng)春.  兵器材料科學(xué)與工程. 2014(06)
[5]Ti2AlNb基合金微觀組織調(diào)制及熱成形研究進(jìn)展[J]. 沈軍,馮艾寒.  金屬學(xué)報(bào). 2013(11)
[6]Ti/Ti-Al微疊層復(fù)合材料的微觀組織與性能研究[J]. 馬李,孫躍,赫曉東.  材料工程. 2007(S1)
[7]微疊層結(jié)構(gòu)材料的研究現(xiàn)狀[J]. 馬培燕,傅正義.  材料科學(xué)與工程. 2002(04)
[8]SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料的制備及性能[J]. 楊延清,朱艷,陳彥,張清貴,張建民.  稀有金屬材料與工程. 2002(03)

博士論文
[1]SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料界面反應(yīng)研究[D]. 朱艷.西北工業(yè)大學(xué) 2003

碩士論文
[1]Ti3Al和Ti2AlNb合金的擴(kuò)散連接工藝及機(jī)理研究[D]. 高麗嬌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3097691