[發明專利]一種快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的方法

在審

• 申請號: 201910675352.X
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110315083A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉躍;霍望圖;張于勝;盧金文;董龍龍;張偉;杜巖;李亮
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;B22F3/14
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的方法，該方法包括：一、將碳纖維布超聲波清洗后干燥；二、將經干燥后的碳纖維布依次進行敏化、活化和還原并清洗烘干；三、將經烘干后的碳纖維布鍍鎳得鍍鎳碳纖維布；四、將鈦合金粉鋪設在等離子熱壓燒結的模具后鋪設鍍鎳碳纖維布層，再鋪設鈦合金粉層，依次重復上述粉層和布層鋪設工藝，經放電等離子熱壓燒結得碳纖維增強鈦合金層狀復合材料。本發明利用放電等離子熱壓燒結過程中升溫速率快、保溫時間短及壓力高，以及鍍鎳碳纖維布表面鍍鎳層對碳纖維與鈦合金粉末的隔絕作用快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料，保證了碳纖維的完整性，提高了碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的力學性能。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的方法。

背景技術

鈦及鈦合金作為性能優異的輕量化結構材料，擁有較高的比強度、比剛度及良好的加工性、耐蝕性與耐高溫性能，故其在航天航空、船舶汽車、兵器工程、醫療器械和化工能源等眾多領域的應用前景廣闊。但鈦及鈦合金耐磨性差、硬度較低等弱點阻礙其在工程中的應用。為滿足高新科技飛速發展伴隨的種種需求，急需研發新型鈦合金復合材料以滿足航空航天事業發展的需求。

碳纖維增強鈦合金復合材料具有密度低、比強度高、抗拉伸及比模量高等優點，是一種高性能的輕質結構材料。由于高溫環境下鈦合金和多數增韌纖維易發生反應生成界面產物影響材料的性能，導致碳纖維增強鈦及復合材料力學性能降低，因此制備纖維增韌鈦合金復合材料的工藝要求更為嚴格和復雜，一般采用固相制備法，但是，在高溫條件下其界面反應仍然比較劇烈。因此，希望通過表面改性技術對碳纖維表面進行修飾，有效控制界面反應程度，從而有效保護碳纖維的結構特征。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的方法。該方法利用放電等離子熱壓燒結過程中較快的升溫速率、較短的保溫時間及較高的壓力，以及鍍鎳碳纖維布表面鍍鎳層對碳纖維與鈦合金粉末的隔絕作用快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料，有效避免了高溫環境中碳纖維與鈦合金粉末發生反應生成界面物質，保證了碳纖維增強鈦合金層狀復合材料中碳纖維的完整性，有利于提高碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的力學性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種快速制備碳纖維增強鈦合金層狀復合材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將碳纖維布放入無水乙醇中超聲波清洗10min～30min，然后在溫度為100℃的條件下干燥10h～20h；

步驟二、將步驟一中經干燥后的碳纖維布采用敏化液進行敏化處理，然后采用活化液中進行活化處理，再采用次磷酸鈉水溶液進行還原處理，經蒸餾水清洗后烘干；所述敏化液由SnCl₂、質量濃度為37％的鹽酸溶液和蒸餾水組成，所述活化液由PdCl₂、乙醇和蒸餾水組成；

步驟三、將步驟二中經烘干后的碳纖維布放入鍍鎳溶液中，然后加熱至60℃～90℃保溫10min～120min，取出烘干后得到鍍鎳碳纖維布；所述鍍鎳碳纖維布的鍍鎳層厚度為200nm～500nm；