1、 SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的工藝設(shè)計(jì)目錄摘要11 引言11.1 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用前景11.2 復(fù)合材料體系的選擇21.2.1 基體的選擇21.2.2 增強(qiáng)體的選擇31.3 本工藝設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容與目標(biāo)32 纖維及基體的表面處理32.1 SiC纖維的表面處理32.2 基體Ti-6Al-4V合金箔的表面處理43 箔一纖維一箔法（Foil-fiber-foil method）制備SiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)4 3.1 工藝原理4 3.2 優(yōu)缺點(diǎn)4 3.3 工藝流程圖5 3.4 具體步驟5 3.4.1 材料預(yù)處理5 3.4.2 編制纖維布5 3.4.3 熱壓復(fù)合5

2、3.5 熱壓復(fù)合工藝5 3.5.1 溫度5 3.5.2 壓力5 3.5.3 保溫保壓時(shí)間64 漿料帶鑄造法（Sluny tape casting method）制備SiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)64.1 工藝原理64.2 優(yōu)缺點(diǎn)64.3 工藝流程圖64.4 具體步驟7 4.4.1 選擇粘結(jié)劑7 4.4.2 細(xì)化純Ti粉7 4.4.3 編制纖維布7 4.4.4 制備預(yù)制體7 4.4.5 真空除氣及熱壓復(fù)合85 纖維涂層法（Matrix eoatednber method）制備SiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)85.1 工藝原理85.2 優(yōu)缺點(diǎn)85.3 工藝流程圖95.4 具體

3、步驟9 5.4.1 靶材的制作與增強(qiáng)體纖維的纏繞9 5.4.2 濺射涂層9 5.4.3 涂層纖維的堆垛與填裝9 5.4.4 真空封焊和熱等靜壓105.5 濺射工藝10 5.5.1 反濺射時(shí)間10 5.5.2 濺射功率10 5.5.3 工作氣壓105.6 熱等靜壓工藝116 總結(jié)11致謝11參考文獻(xiàn)12 2SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的工藝設(shè)計(jì)摘要：本文進(jìn)行的材料工藝設(shè)計(jì)選擇Ti-6Al-4V合金作為基體，SiC作為增強(qiáng)體，以材料的結(jié)構(gòu)性能要求確定了設(shè)計(jì)目標(biāo)。首先介紹了纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)和應(yīng)用前景。通過大量查閱文獻(xiàn)，確定了SiC增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的三種工藝方案，分析了三種工藝的原理以及優(yōu)

4、缺點(diǎn)，詳細(xì)介紹了三種方案的工藝流程。最后對SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)；箔一纖維一箔法；漿料帶鑄造法；纖維涂層法；工藝設(shè)計(jì)Process Design of Fabrication of Titanium Matrix Composites Reinforced with SiC FiberAbstract:The design of composite material is based on titanium,and intensifying material is SiC,using structural properties of the mat

5、eral to determine the design goals.Firstly,paper gives a genaral introduction about the performance charactertistics and application prospect. Through a lot of literature,the three scheme of design of titanium matrix composites reinforced with SiC fiber is determined,and analysing the mechanism of t

6、hree preparation methods and their advantages and disadvantages ,the process charts of scheme is introduced in detail.Finally,making a summary of scheme of process design of fabrication of titanium matrix composites reinforced with SiC fiber.Key words:Fiber reinforced; Foil-fiber-foil method ; Sluny

7、 tape casting method ; Matrix eoatednber method ; Process Design1 引言1.1 纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用前景用纖維增強(qiáng)常規(guī)鈦合金所制成的復(fù)合材料（TMC）具有比常規(guī)鈦合金更高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的抗高溫（可以在高于600的環(huán)境中使用）、耐腐蝕性能，為基體鈦合金所無法比擬，因此在航空航天、汽車等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景1?？蓾M足未來航空航天所需可耐更高溫度、更高負(fù)載的要求，尤其適合于新一代航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)對高溫機(jī)械性能的追求，有望用于未來先進(jìn)航天飛機(jī)的蒙皮、剛性件和高性能發(fā)動(dòng)機(jī)部件上，若用作發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇葉片和盤件的

8、制造材料，可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)減重30%2,3。1.2 復(fù)合材料體系的選擇1.2.1 基體的選擇復(fù)合材料就是兼有復(fù)合體系各組元或組分的優(yōu)點(diǎn)，又能克服各自的缺點(diǎn)，所以新合成的復(fù)合材料具有比各組元或組分更加優(yōu)異的使用性能。做為連續(xù)SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的鈦合金基體，必須能與高強(qiáng)度SiC纖維結(jié)合，失配性較小，而且在加載過程能起到傳遞載荷的作用，韌性基體與脆性纖維形成彈塑界面可以弱化纖維的脆性，從而改善材料的性能，滿足材料更加苛刻的使用環(huán)境23。理論上，型、型和型鈦合金均可做為復(fù)合材料基體（鈦合金一般按合金元素加入后在退火組織中的作用，分為 型、 型和+ 型三類）。鈦合金同純鈦相比強(qiáng)度得到了顯著地提高，

9、因此鈦合金的比強(qiáng)度高于其他常用金屬材料，這也是鈦合金作為金屬基復(fù)合材料基體的重要原因。Ti-6Al-4V 屬于 型鈦合金，其具有較高的強(qiáng)度和良好的塑形，蠕變抗力和熱穩(wěn)定性好，是優(yōu)良的金屬基復(fù)合材料基體材料4。1.2.2 增強(qiáng)體的選擇鈦基復(fù)合材料通過將基體鈦合金的塑性和成型性與增強(qiáng)體纖維的優(yōu)越承載能力和剛性相結(jié)合來改善材料的性能。因此，在鈦基復(fù)合材料中，增強(qiáng)纖維的性能和體積分?jǐn)?shù)很大程度上影響著鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能。做為承載主體的強(qiáng)化纖維應(yīng)在不低于1000時(shí)仍具有較高的比模量和比強(qiáng)度，并且與鈦合金基體之間應(yīng)具有較好的熱機(jī)械相容性 (如化學(xué)相容性、熱膨脹系數(shù)匹配性等)5,6,7。通常，復(fù)合材料中纖

10、維體積含量在2545%范圍內(nèi)，比較理想的為35%8-11，在給定纖維體積分?jǐn)?shù)的情況下，使用粗纖維可以增加纖維間的距離，從而有利于降低纖維在復(fù)合固結(jié)過程中產(chǎn)生徑向裂紋的傾向和充分發(fā)揮鈦基體的韌性作用。SIC纖維是以C和Si為主要成分的一種陶瓷纖維，具有更為優(yōu)異的低密度、低熱膨脹系數(shù)、高強(qiáng)度、高硬度、高模量、高的熱穩(wěn)定性以及對氧化和蠕變的良好抗力12,13,14。在1000以下，其力學(xué)性能基本上不變，可以長期使用；當(dāng)溫度超過1300時(shí)，其性能才開始下降。1.3 本工藝設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容與目標(biāo)本文從SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)出發(fā)，對該復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行研究，分析箔-纖維-箔法、漿料帶鑄造法

11、、纖維涂層法三種制備工藝的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及工藝參數(shù)對材料性能的影響，確定三種工藝設(shè)計(jì)流程。目的是設(shè)計(jì)并優(yōu)化SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備工藝。2 纖維及基體的表面處理2.1 SiC纖維的表面處理SiC 纖維作為 Ti 基復(fù)合材料的增強(qiáng)相時(shí)，由于在高溫下，Ti 及 Ti 合金的化學(xué)活性很高，極易與 SiC 發(fā)生明顯的界面化學(xué)反應(yīng)，不但使纖維表面形成一些缺陷，令纖維性能下降，另外也易生成脆性物質(zhì)，易使制得的復(fù)合材料的性能下降。在 SiC 纖維表面沉積上一層障礙涂層是較為有效易行的方法15。涂層在基體及纖維的界面起著阻擋層、緩沖層及反應(yīng)層等作用。即涂層可以與基體發(fā)生適度的反應(yīng)，提高界面結(jié)合強(qiáng)度；同

12、時(shí)也可阻止或延緩界面過度反應(yīng)，起到保護(hù)纖維的作用，以改善基體與纖維之間的化學(xué)相容性。另外，涂層也能在界面提供過渡層，以緩和因纖維和基體熱膨脹系數(shù)及彈性模量等的不同而產(chǎn)生的界面殘余熱應(yīng)力，改善基體與纖維的物理相容性16。TiN 化學(xué)結(jié)構(gòu)是由金屬鍵、離子鍵及共價(jià)鍵混合而成的，因而 TiN 涂層既具有共價(jià)化合物高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕等特點(diǎn)，又具備金屬化合物的良好熱導(dǎo)性和電導(dǎo)性，逐漸成為應(yīng)用日益廣泛的涂層材料16。采用陰極磁過濾等離子體沉積技術(shù)在 SiC 纖維上進(jìn)行涂 TiN 處理。具體的方法是將 SiC 纖維放置在多功能真空快速反應(yīng)平臺的鍍膜室中，通入高純氮?dú)夂透呒儦鍤?，接著觸發(fā)陰極高純鈦靶從而產(chǎn)生

13、大量鈦蒸氣，氮?dú)馀c鈦蒸汽反應(yīng)生成 TiN 并在氬氣放電形成的等離子體區(qū)中加速前進(jìn)沉積在 SiC 表面。2.2 基體Ti-6Al-4V合金箔的表面處理與纖維表面處理復(fù)雜的流程相比，基體箔材的表面處理方法比較單一，流程簡單，易于實(shí)現(xiàn)。常見的方法有有機(jī)溶劑清洗法、熱氫處理及酸洗法、磷化處理法等。為降低熱壓時(shí)纖維的損傷，可以對基體材料進(jìn)行增塑預(yù)處理。有研究者認(rèn)為17，熱氫處理對 + 型 Ti 合金，如 Ti-6Al-4V 的塑性有所提高。最常見的方法是有機(jī)溶劑清洗法。首先利用粒度為2000 目的砂紙，輕輕打磨箔材表面，去除表面粘附的污物、油質(zhì)及氧化皮等，之后在丙酮試劑浸泡 2-3 分鐘，最后再用超聲波

14、清洗技術(shù)使用高純酒精徹底清洗 5 分鐘左右18。由于鈦的化學(xué)活性活潑，鈦合金在高溫下可以和大多數(shù)的增強(qiáng)纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成有害的界面反應(yīng)產(chǎn)物對復(fù)合材料的性能造成嚴(yán)重?fù)p害，且 Ti 及 Ti 合金的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 SiC 纖維，故纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料只能用固相法制備19。3 箔一纖維一箔法(foil-fiber-foil method)制備SiC/Ti-6Al-V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)3.1 工藝原理將纖維逐根用金屬絲或帶交叉編織，或用有機(jī)粘接劑將纖維固定在鈦合金箔上，然后將鈦合金箔與編織好的纖維逐層疊放，經(jīng)真空熱壓（VHP）或熱等靜壓（HIP）成形。若用有機(jī)粘接劑固定纖維，在成形前需用真空除氣法去除

15、有機(jī)粘接劑20。圖3-1 箔-纖維-箔法原理圖3.2 優(yōu)缺點(diǎn)箔-纖維-箔法的優(yōu)點(diǎn)是：微觀組織可控，化學(xué)成分準(zhǔn)確，雜質(zhì)含量低。缺點(diǎn)是：鈦合金箔價(jià)格高，可用的合金有限制，纖維分布不均，易產(chǎn)生開裂，復(fù)雜形狀零部件制備困難且質(zhì)量難以保證,容易引入雜質(zhì)等。3.3 工藝流程圖材料預(yù)處理編制纖維布熱壓復(fù)合圖3-2 箔-纖維-箔法工藝流程圖3.4 具體步驟3.4.1 材料預(yù)處理為了減少復(fù)合材料中的雜質(zhì)，SiC 纖維在制備復(fù)合材料之前，要在高純酒精試劑中，經(jīng)過超聲波清洗去除表面污物，時(shí)間約 5 分鐘?；w箔材也要進(jìn)行如前文所述的表面處理。3.4.2 編制纖維布將 SiC 纖維用金屬絲編制成單向纖維布，利用金屬絲

16、的目的是為了保證纖維之間平行、等距、不搭接。3.4.3 熱壓復(fù)合將五層箔材與四層纖維布疊層鋪設(shè)，置于高強(qiáng)石墨模具中，在真空熱壓爐中熱壓復(fù)合。3.5 熱壓復(fù)合工藝FFF 法制備過程中，最重要的步驟是熱壓復(fù)合。此過程包含箔材通過纖維間隙的擴(kuò)散浸滲以及箔材間的連接。因此，溫度、壓力及保溫保壓時(shí)間要選擇適當(dāng)。3.5.1 溫度如果溫度過低，則鈦合金未達(dá)到軟化狀態(tài)無法進(jìn)行浸滲；而溫度過高，則鈦合金與 SiC 纖維之間的化學(xué)反應(yīng)將非常劇烈。3.5.2 壓力如果壓力低，則箔材無法通過硬度較高的 SiC 纖維而進(jìn)行連接；壓力過大，則纖維表面將因強(qiáng)烈的外力擠壓而產(chǎn)生損傷甚至碎斷。SiCf/Ti 復(fù)合材料的制備壓力

17、從 30MPa-200MPa 范圍內(nèi)都有。3.5.3 保溫保壓時(shí)間保溫保壓時(shí)間的選擇應(yīng)以能夠保證基體的蠕變能夠充分進(jìn)行，而又不至于造成晶粒長大等不利現(xiàn)象。故這三個(gè)參數(shù)要選擇適當(dāng)，盡量地減少制備缺陷。4 漿料帶鑄造法(sluny tape casting method) 制備SiC/Ti-6Al-V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)4.1 工藝原理將合金粉末和有機(jī)粘接劑混合并涂在平行排列的纖維上做為前驅(qū)體(pre一cursor)，多層疊放并經(jīng)真空熱壓或熱等靜壓成型，在成型前用真空除氣法去除有機(jī)粘接劑21。圖4-1 漿料帶鑄造法原理圖4.2 優(yōu)缺點(diǎn)漿料帶鑄造法簡單易行，但其缺點(diǎn)也是明顯的，如鈦合金粉末中較高的氧含量

18、，對鈦合金的性能極為不利、有機(jī)粘接劑易造成污染、有機(jī)粘接劑去除后纖維的移動(dòng)導(dǎo)致復(fù)合材料纖維分布不均等。4.3 工藝流程圖選擇粘結(jié)劑細(xì)化純鈦粉編制纖維布制備預(yù)制體真空除氣與熱壓復(fù)合圖4-2 漿料帶鑄造法工藝流程圖4.4 具體步驟4.4.1 選擇粘結(jié)劑中國科學(xué)院石南林等人22進(jìn)行了粉末法制備 SiCf/鈦基復(fù)合材料先驅(qū)絲用粘結(jié)劑的研究，結(jié)果表明利用熱分解溫度低的聚甲基丙烯酸甲酯（英文縮寫：PMMA，熱分解溫度350）做粘結(jié)劑，經(jīng)真空除氣處理后，所得的復(fù)合材料中粘結(jié)劑殘留物很少（雜質(zhì)量0.02%），PMMA 是采用該方法制備復(fù)合材料的良好粘結(jié)劑。4.4.2 細(xì)化純 Ti 粉由于原材料純鈦粉，粉體直徑

19、較大，因此需要經(jīng)過球磨工藝以獲得細(xì)小的鈦粉末。采用行星式球磨機(jī)，球料比 8：1，轉(zhuǎn)速為 400r/min，磨球直徑為 6mmGCr15 鋼球，按粉末質(zhì)量 1%加入過程控制劑（硬脂酸），球磨時(shí)間 30h。4.4.3 編制纖維布基本方法與 FFF 法相同，采用金屬絲編織纖維，可以保證纖維之間平行排布，間隙均勻。4.4.4 制備預(yù)制體制備預(yù)制體所需原料為：經(jīng)球磨細(xì)化的純 Ti 粉末，粘結(jié)劑采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，又稱有機(jī)玻璃），溶劑選用丙酮試劑，經(jīng)過預(yù)處理的SiC纖維。將 PMMA 溶于丙酮試劑，形成透明的粘性膠體，再將 Ti 粉加入，均勻攪拌。鈦粉、PMMA 及丙酮試劑的質(zhì)量比為 2:1:

20、1。之后將鈦粉漿料均勻地涂抹在事先編織好的纖維布上。干燥后即得到了復(fù)合材料預(yù)制體。4.4.5 真空除氣及熱壓復(fù)合采用真空熱壓法制備復(fù)合材料樣品。由于 Ti 粉漿料將纖維布包被，因此復(fù)合時(shí)基體不需要透過纖維的阻隔而復(fù)合，因此可以在較低的溫度及壓力下復(fù)合。將預(yù)制體疊層置于石墨模具中，在真空熱壓爐中，真空升溫至粘結(jié)劑的分解溫度（約 350），保溫一段時(shí)間，再繼續(xù)升溫至850熱壓，壓力為 45MPa，熱壓時(shí)間為 1h。樣品隨爐真空冷卻至室溫，即制得 SiCf/Ti 復(fù)合材料。5 纖維涂層法(matrix eoatednber method)制備SiC/Ti-6Al-V復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)5.1 原理用纖維

21、涂層法可以獲得最佳的纖維分布。用物理氣相沉積法（PVD）將基體合金作為涂層材料，均勻地涂在單根纖維上，之后將帶有基體涂層的纖維堆垛、封裝后熱壓成型23。5.2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1)纖維分布均勻，而且是理想的六方密排堆垛，成形時(shí)收縮小，部件外部尺寸精確，因而可近凈形成形，而且內(nèi)部殘余應(yīng)力小，可消除殘余應(yīng)力導(dǎo)致的基體/纖維開裂。(2)易于制備復(fù)雜形狀的部件，如環(huán)、盤、管軸、葉片等，用其它方法不僅困難而且昂貴，還可能有很多纖維端頭留在部件內(nèi)，成為化學(xué)侵蝕和應(yīng)力集中源。(3)成形時(shí)對溫度和壓力的要求沒有其它方法那么嚴(yán)格，較低溫度下成形可減少纖細(xì)基體界面反應(yīng)。(4)纖細(xì)基體界面無雜質(zhì)等干擾。(5)纖維體積

22、分?jǐn)?shù)易于控制，可以很高(15一80%)(6)在處理纖維和復(fù)合材料成形中，有涂層的纖維不易損壞23.圖5-1 纖維涂層法原理圖5.3 工藝流程圖靶材的制作與增強(qiáng)體纖維的纏繞濺射涂層涂層纖維的堆垛與填裝抽真空熱等靜壓圖5-2 纖維涂層法工藝流程圖5.4 具體步驟5.4.1 靶材的制作與增強(qiáng)體纖維的纏繞將Ti一6AI一V鈦合金塊鍛壓成型，然后進(jìn)行熱處理使其均質(zhì)化，消除或者減小應(yīng)力，再用線切割進(jìn)行加工得到有余量靶材的毛坯，再用磨床磨削到規(guī)格尺寸，用超聲波清洗磨削液后制成靶材。將增強(qiáng)體SiC在無塵環(huán)境中纏繞在纖維支架上，纏繞結(jié)束要對支架上的纖維進(jìn)行檢查防止纖維間的搭接，從而影響到后面濺射時(shí)候涂層的均勻性

23、。5.4.2 濺射涂層使用磁控濺射設(shè)備在纖維上均勻的涂敷鈦合金涂層，涂層的厚度由復(fù)合材料中的纖維體積分?jǐn)?shù)決定。5.4.3 涂層纖維的堆垛與填裝將涂層纖維分割成要求尺寸，然后將敷有鈦合金涂層的纖維在經(jīng)過嚴(yán)格清洗的厚壁鈦合金管中密集堆垛，緊密程度要適中。填裝過于緊密，容易使纖維發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，剝落涂層，而填裝得太疏松則容易從孔中滑出,影響熱等靜壓的致密壓實(shí)。5.4.4 真空封焊和熱等靜壓抽真空后使用真空壓力擴(kuò)散焊接設(shè)備或者用真空電子束焊設(shè)備封焊，再經(jīng)熱等靜壓將基體致密壓實(shí)。封焊使用的包套的質(zhì)量影響著熱等靜壓致密化的程度，包套可以阻擋熱等靜壓的壓力介質(zhì)氣體進(jìn)入復(fù)合材料中，還能保持真空封焊時(shí)的真空度（由于復(fù)

24、合材料中氧含量對材料性能有很大影響，在濺射和制備試樣過程中都要保證足夠的真空度，以降低氧含量對材料的影響）。5.5 濺射工藝5.5.1 反濺射時(shí)間纖維在制造過程中不可避免的要有污染物，阻礙了涂層與纖維的結(jié)合。合適時(shí)間的反濺射清洗則能將表面污染物，表面吸附的氣體濺射出去。粒子轟擊還能改善形核和生長狀態(tài)，纖維表面形成微觀粗糙不平，增加纖維與涂層間的機(jī)械鎖合力，有利于涂層在纖維上的沉積，改善涂層與纖維間的附著性。同時(shí)在制造纖維的時(shí)候表面也會有結(jié)合不是很好的SiC顆粒，反濺射也能將它打出去，避免了在涂層生成后由于表面張力使得涂層與纖維分開。反濺射工藝直接影響纖維與涂層的結(jié)合情況，從而影響到整個(gè)復(fù)合材料

25、在制備后的整體性能24。5.5.2 濺射功率從濺射薄膜理論上可以知道，涂層在產(chǎn)生和變厚的時(shí)候同時(shí)要產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力則會破壞纖維與涂層的結(jié)合，功率越大，應(yīng)力則相應(yīng)的變大。在一定范圍的功率內(nèi)功率增大，使得濺射出的靶材原子能量變大，數(shù)目便多。能量大的原子能提高沉積時(shí)候原子的擴(kuò)散能力，從而提高與纖維的附著能力。這兩個(gè)因素對纖維涂層的附著性的影響是相反的，就會在某一個(gè)功率條件下，兩者的影響相互抵消，形成一種平衡，在這個(gè)條件下纖維涂層的附著性是最好的25。5.5.3 工作氣壓在功率相同的條件下，剛濺射出靶材的原子具有的能量是相同的，在到達(dá)纖維要經(jīng)過很多次碰撞。工作氣壓高，這種碰撞發(fā)生的次數(shù)及相對較大，氣體原

26、子對靶材原子的散射比較厲害，原子損失的能量較大26。這就降低了原子在沉積時(shí)后的擴(kuò)散能力，對附著性和致密性就有很大的影響。但是如果氣壓過低，濺射時(shí)起輝不足或者無法起輝，轟擊靶材的氫氣離子太少也影響涂層的附著力和致密性。5.6 熱等靜壓工藝用纖維涂層法制備復(fù)合材料，采用熱等靜壓作為最后壓實(shí)致密化的方法。熱等靜壓使整個(gè)涂層纖維通過鈦合金管在加熱過程中受到各個(gè)方向均衡壓力，利用高溫高壓的共同作用促進(jìn)材料的致密化。濺射產(chǎn)生的涂層纖維在濺射過程中沒有發(fā)生界面反應(yīng)，是機(jī)械結(jié)合，這種結(jié)合的結(jié)合力很弱,在受到單方向的壓力時(shí)很容易脫落，脆性的SiC纖維在受到單方向很大壓力的時(shí)候很容易破碎，失去或減弱做為增強(qiáng)體的作

27、用，熱等靜壓可以很好地解決上面的問題。制定熱等靜壓工藝首先要確定熱等靜壓的溫度，通常在制備復(fù)合材料的溫度范圍是低于該基體鈦合金的轉(zhuǎn)變溫度30一100。壓力選擇既要能保證材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，又要能保證增強(qiáng)體不被壓碎。SiC/Ti基復(fù)合材料的壓力從100MPa到200MPa范圍內(nèi)都有。保溫保壓時(shí)間選擇應(yīng)使基體的蠕變能充分進(jìn)行，又不至于造成晶粒長大等不利現(xiàn)象出現(xiàn)，一般選擇1一2小時(shí)27。6 總結(jié)SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料(TMC)將鈦合金的塑性與增強(qiáng)體SiC纖維的優(yōu)越承載能力相結(jié)合，表現(xiàn)出良好的性能，使其即使在600800的高溫下，仍具有卓越的強(qiáng)度、韌度、剛度和蠕變抗力。采用箔-纖維-箔法、漿料帶鑄造

28、法、纖維涂層法三種制備工藝，按照工藝流程，控制工藝參數(shù)，即可制備性能良好的SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。TMC有著高的比強(qiáng)度和比模量以及極佳的疲勞和蠕變性能，優(yōu)異的高溫性能及耐蝕性能，倍受矚目，它在航空航天領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。致謝感謝向道平老師對本論文相關(guān)理論知識的指導(dǎo)，對我完成該論文提供了很大的幫助。參考文獻(xiàn)1 Kissingr R D, Deye J D, Anton D L, Cetel A D eds.Supcralloys 1996C. Pennsylvania: TMS Press, 1996: 5795862.楊延清,朱燕,陳彥等,siC纖維n基復(fù)合材料的制備及性能,稀有金屬

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