[發(fā)明專利]一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法

在審

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• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108249942A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 方雙全;田郭濤;秦云晴
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/58;C04B35/65;C04B35/645
• 代理公司: 南京中新達專利代理有限公司 32226
• 代理人: 孫鷗;朱杰

本發(fā)明涉及一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法。本發(fā)明短切碳纖維與Ti₃SiC₂混雜增強Ti₅Si₃基復合材料，由短切碳纖維、Ti與Si粉末通過真空熱壓燒結(jié)得到的，其中增強相Ti₃SiC₂通過原位反應得到，與未反應碳纖維協(xié)同增強原位反應得到的基體相Ti₅Si₃。本發(fā)明克服了Ti₅Si₃金屬間化合物低的室溫脆性的缺陷。本發(fā)明在于其制備的碳纖維與Ti₃SiC₂原位混雜增強Ti₅Si₃基復合材料，致密度高、氣孔率小、界面相容性好、力學性能優(yōu)異。

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶瓷基復合材料，特別涉及一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法。

背景技術

Ti₅Si₃是Ti-Si系二元化合物中熔點最高的中間相，單相Ti₅Si₃可以通過熱壓或等靜壓Ti₅Si₃粉末或相應比例的Si和Ti粉末得到，制備工藝簡單。與Al系金屬間化合物相比，Ti₅Si₃具有熔點高(2130℃)、密度低(4.65g/cm³)及優(yōu)異的高溫性能如高的高溫硬度、良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性能。Ti₅Si₃的熔點與高溫結(jié)構(gòu)陶瓷相接近甚至更高，但其密度卻遠低于一些高溫結(jié)構(gòu)陶瓷與高溫合金，與鈦合金相當，具備了在高溫下使用的潛力。

在本發(fā)明之前，低的室溫脆性一直制約著Ti₅Si₃金屬間化合物在實際應用領域的開發(fā)應用，所以如何設計添加可行的增韌相、大幅度提高材料的力學性能，強韌化Ti₅Si₃金屬間化合物仍是長期研究的焦點問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法。

本發(fā)明的技術方案是：

一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法，其主要技術特征在于短切碳纖維與Ti₃SiC₂混雜增強Ti₅Si₃基復合材料，由短切碳纖維、Ti與Si粉末通過真空熱壓燒結(jié)得到的，其中增強相Ti₃SiC₂通過原位反應得到，與未反應碳纖維協(xié)同增強原位反應得到的基體相Ti₅Si₃。

本發(fā)明的另一技術方案是：

一種原位混雜增強三硅化五鈦基復合材料制備方法，其主要技術特征在于步驟如下：

(1)使用C_sf及Ti、Si粉末作為原料，通過表面處理與超聲分散方法得到均勻分散的C_sf-Ti-Si燒結(jié)粉末；

(2)將準備好的粉體放入石墨模具中，放入真空度小于1.0×10^-2真空熱壓爐中，以10-20℃/min的速度升溫到1350-1450℃，保溫2-3小時，最大壓力為20-40MPa，然后以20-30℃/min的降溫速率進行退火至室溫。

所述步驟(1)中利用表面活性劑對短切碳纖維進行表面處理，再與經(jīng)鹽酸處理后的Ti、Si粉末進行超聲分散，干燥后得到C_sf-Ti-Si燒結(jié)粉末。

所述步驟(2)中真空熱壓爐的真空度小于1.0×10^-2。