[發明專利]一種纖維增強Ti/Al層狀復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611192920.3
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106521368B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 駱良順;韓寶帥;徐嚴謹;唐迎春;羅磊;李東海;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C47/20
• 分類號: C22C47/20;C22C49/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 侯靜

1.一種纖維增強Ti/Al層狀復合材料，其特征在于纖維增強Ti/Al層狀復合材料由層狀芯材和包套組成，所述的包套利用厚度為0.5mm～1mm的鈦板或厚度為0.5mm～1mm的不銹鋼板制成；所述的層狀芯材由上至下依次為鈦層和若干層重復的疊層單元，且所述的疊層單元由上至下依次為鋁層、纖維布層、鋁層和鈦層；

所述的纖維布層為T700系列3K雙向斜紋碳纖維布、T700系列3K雙向平紋碳纖維布、T700系列6K單向碳纖維布、M40J系列6K碳纖維單向編織布、表面鍍銅的T700系列3K碳纖維平紋雙向布、表面鍍鎳的T700系列3K碳纖維平紋雙向布、表面鍍鎳的T700系列6K碳纖維單向布、高強碳化硅纖維單向布或高強碳化硅纖維雙向布；

當T700系列3K雙向斜紋碳纖維布作為纖維布層時，相鄰疊層單元的纖維布層中纖維軸向呈45°交叉排列；

當T700系列6K單向碳纖維布作為纖維布層時，相鄰疊層單元的纖維布層中纖維軸向垂直排列或纖維軸向呈45°交叉排列；

當M40J系列6K碳纖維單向編織布作為纖維布層時，相鄰疊層單元的纖維布層中纖維軸向呈45°交叉排列；

當表面鍍鎳的T700系列6K碳纖維單向布作為纖維布層時，相鄰疊層單元的纖維布層中纖維軸向垂直排列；

當高強碳化硅纖維單向布作為纖維布層時，相鄰疊層單元的纖維布層中纖維軸向呈45°交叉排列。

2.如權利要求1所述的一種纖維增強Ti/Al層狀復合材料的制備方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：

一、表面清洗：①、將鈦箔進行剪裁，再經砂紙打磨，打磨后用丙酮或酒精清洗，然后利用HF/HNO₃混合溶液清洗，清洗1min～2min后利用去離子水沖洗，烘干后采用超聲波清洗技術清洗，先以去離子水作為洗滌劑超聲波清洗，再以無水乙醇作為洗滌劑超聲波清洗，取出烘干后，得到干凈鈦箔；②、將鋁箔進行剪裁，再經砂紙打磨，打磨后用丙酮或酒精清洗，然后利用濃度為0.005mol/L～0.01mol/L的NaOH溶液清洗，清洗1min～2min后利用去離子水沖洗，烘干后采用超聲波清洗技術清洗，先以去離子水作為洗滌劑超聲波清洗，再以無水乙醇作為洗滌劑超聲波清洗，取出烘干后，得到干凈鋁箔；

二、表面處理：將纖維布在300～400℃烘烤0.5h～1h，冷卻后取出，放入丙酮溶液，以去離子水作為洗滌劑，利用超聲波清洗技術清洗2～3次，再進行剪裁，得到干凈纖維布；所述的纖維布為T700系列3K雙向斜紋碳纖維布、T700系列3K雙向平紋碳纖維布、T700系列6K單向碳纖維布或M40J系列6K碳纖維單向編織布；當T700系列3K雙向斜紋碳纖維布作為纖維布時，步驟三中相鄰疊層單元的干凈纖維布中纖維軸向呈45°交叉排列；當T700系列6K單向碳纖維布作為纖維布時，步驟三中相鄰疊層單元的干凈纖維布中纖維軸向垂直排列或纖維軸向呈45°交叉排列；當M40J系列6K碳纖維單向編織布作為纖維布時，步驟三中相鄰疊層單元的干凈纖維布中纖維軸向呈45°交叉排列；

或對纖維布進行剪裁，得到干凈纖維布；所述的纖維布為表面鍍銅的T700系列3K碳纖維平紋雙向布、表面鍍鎳的T700系列3K碳纖維平紋雙向布或表面鍍鎳的T700系列6K碳纖維單向布；當表面鍍鎳的T700系列6K碳纖維單向布作為纖維布時，步驟三中相鄰疊層單元的干凈纖維布中纖維軸向垂直排列；

三、制備預制件：將干凈纖維布、干凈鋁箔和干凈鈦箔交替疊放，得到疊層材料預制體；

所述疊層材料預制體由上至下依次為干凈鈦箔和若干層重復的疊層單元，且所述的疊層單元由上至下依次為干凈鋁箔、干凈纖維布、干凈鋁箔和干凈鈦箔；

四、包套：用厚度為0.5mm～1mm的鈦板或厚度為0.5mm的不銹鋼板按照疊層材料預制體的外形、尺寸焊制包套，然后將疊層材料預制體放入包套中，并密封包套，利用真空泵將包套內抽成真空，至真空度達到1×10^-1Pa以下為止，得到帶包套疊層材料預制體；

五、將帶包套疊層材料預制體放入模具中，覆蓋保溫棉，開啟加熱裝置加熱至550～700℃，開啟壓力機，閉合模具，在帶包套疊層材料預制體的包套上施加10MPa～40MPa的壓力，并在溫度為550～700℃和壓力為10MPa～40MPa下保溫保壓0.5h～2h，停止加壓，并降溫，冷卻至室溫后去除模具，即得到纖維增強Ti/Al層狀復合材料；

步驟一①中所述HF/HNO₃混合溶液由HF、HNO₃和水混合而成，且HF/HNO₃混合溶液中HF的濃度為0.1mol/L，HNO₃的濃度為0.1mol/L。