碳纤维增强钛基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107916380A(43)申请公布日2018.04.17(21)申请号201711208578.6(22)申请日2017.11.27(71)申请人上海万泽精密铸造有限公司地址201400上海市奉贤区南桥环城西路3333号2幢2层203室(72)发明人李九霄庄义行侯树聪高颖颜庆(74)专利代理机构杭州聚邦知识产权代理有限公司33269代理人王杰(51)Int.Cl.C22C49/11(2006.01)C22C47/14(2006.01)C22C101/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称碳纤维增强钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳纤维增强钛基复合材料及其制备方法；所述复合材料中碳纤维体积分数控制在0.5%～25%，合金元素的重量百分比含量为0%～16%。按如下重量百分比含量称取各组分，混合均匀：C纤维或石墨纤维0.01%～5.6%、合金元素0～16%、余量为钛；采用成形方法将混合粉末压制成具有预定外形的生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行烧结，随炉冷却即得碳纤维增强钛基复合材料。本发明简捷、成本低，并可通过调整碳纤维增强体含量、长径比及基体合金成分制备所需的复合材料。CN107916380ACN107916380A权利要求书1/1页1.一种碳纤维增强钛基复合材料，其特征在于，所述复合材料中碳纤维体积分数控制在0.5%～25%，合金元素的重量百分比含量为0%～16%。2.如权利要求1所述的碳纤维增强钛基复合材料，其特征在于，所述合金元素为钛合金的合金化元素。3.一种如权利要求1或2所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下骤：步骤一，按如下重量百分比含量称取各组分，混合均匀：C纤维或石墨纤维0.01%～5.6%，合金元素0～16%，余量为钛；步骤二，采用成形方法将混合均匀的各组分压制成具有预定外形的生坯；步骤三，将制备好的生坯放入真空烧结炉中进行烧结；步骤五，烧结完成后随炉冷却，即得所述碳纤维增强钛基复合材料。4.如权利要求3所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，室温应用的复合材料加入的C纤维或石墨纤维的长径比大于3，高温应用的复合材料加入的C纤维或石墨纤维的长径比大于5。5.如权利要求3所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述混合采用V型混合机或球磨机混合方法。6.如权利要求3所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述合金元素为Al、Sn、Zr、V、Mo、Nb、Si、C中的一种或几种。7.如权利要求3所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述的成形方法为模压成形。8.如权利要求3所述的碳纤维增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述烧结对应的真空度在1×10-1～1×10-3之间，压力为50～70MPa，温度控制在500℃～900℃之间，烧结时间为1～20小时。2CN107916380A说明书1/3页碳纤维增强钛基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料技术领域的制备方法，具体涉及一种碳纤维增强钛基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]钛基复合材料是指在钛或钛合金中引入增强体的一种复合材料。它把基体的延展性、韧性与增强体的高强度、高模量结合起来，从而获得比钛或钛合金更高的比强度、比刚度和抗高温性能，有望应用在超高音速宇航飞行器和先进航空发动机上。[0003]为了更好发挥钛基复合材料的潜力，在金属基复合材料中，增强体的尺寸、分布和形态对增强效果有着极为重要的影响，因此增强体的选择至关重要。碳纤维具有高比模量、抗拉伸等优异的性能，对材料性能的提高效率很高，并且其力学性能可通过调整碳纤维在钛合金中体积分数和分布状态以及钛合金的成分，制备出适用与不同性能要求的复合材料。中国专利申请（申请号为201410018724.9，授权公告号为CN103710648B，授权公告日为2015年7月29日）公开了一种长碳纤维增强钛合金复合材料，该发明中碳纤维预处理，镀镍，沉积铬。中国专利申请（申请号为201210382504.5，授权公告号为CN102912263B，授权公告日为2015年9月2日）公开了一种碳纤维增强钛合金复合材料及其制备方法，该发明中碳纤维镀铜，铜镀层表面气相沉积钨和金属复合材料的制备工艺。上述两个专利在为防止碳纤维与钛合金反映，采用了在碳纤维上镀金属的方法。[0004]本发明在控制烧结温度和时间的条件下，控制碳纤维与钛合金的反应，使其界面生成纳米TiC，制备出高比强度、高比模量的碳纤维增强的钛基复合材料，并且，根据实际需要，可以实现构件形状、碳纤维含量与分布、钛合金