[发明专利]一种短切纤维增强三硅化五钛复合材料制备方法

说明书

本发明涉及一种短切纤维增强三硅化五钛复合材料制备方法。本发明按摩尔比3∶5称量Si粉与Ti粉作为机械合金化原料，采用ZrO₂陶瓷球作为磨球，磨球与原料的质量比为10‑20∶1，量取0.1‑0.3倍球磨罐容积的过程控制剂，加入球磨罐，以Ar气作为保护气体，真空干燥、研磨，得Ti₅Si₃粉体，用盐酸对得到的Ti₅Si₃粉体进行处理，将纤维与Ti₅Si₃粉体进行混合，真空干燥，将Ti₅Si₃‑纤维复合粉体放入石墨模具中升温到1400℃，随炉冷却到室温，得纤维增强Ti₅Si₃基复合材料。本发明克服了工艺过程复杂或价格高的缺陷。本发明简单可靠易实现，且制备的Ti₅Si₃基复合材料，致密度高、气孔率小、纯度高、力学性能优异。

技术领域

本发明涉及的是一种纤维增强复合材料，特别涉及一种短切纤维增强三硅化五钛复合材料制备方法。

背景技术

Ti₅Si₃是一种有潜力用于1600℃以上的高温结构材料，但室温断裂韧性低，高温强度不够高的特点一直制约着其在实际领域的应用。

在本发明作出之前，目前对Ti₅Si₃金属间化合物强韧化的方法主要有细化晶粒、合金化与复合化方法。利用晶粒细化能够改变和调整微观组织结构，进行塑性第二相增韧，通过裂纹与塑性相的交互作用来增加韧性，但效果不是十分显著。合金化是在Ti₅Si₃中添加耐热金属元素形成固溶体来改善其性能，但这些元素在高温下不能和Ti₅Si₃完全化学相容，而且增大了Ti₅Si₃的密度；添加陶瓷颗粒、纤维或晶须等增强相制备Ti₅Si₃基复合材料，是目前最普遍的改善力学性能的途径。但有些增强相只起到韧化作用，对强度没有影响；而另一些在韧化的同时甚至还降低合金的强度。众所周知，添加刚性的陶瓷颗粒工艺简单，但韧化效果不明显；利用连续长纤维能有效提高金属间化合物的强度与韧性，但工艺过程复杂；晶须强韧化金属间化合物效果显著，而且工艺简单，但晶须昂贵的价格限制了其在实际领域中的应用。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种短切纤维增强三硅化五钛复合材料制备方法。

本发明的技术方案是：

一种短切纤维增强三硅化五钛复合材料制备方法，其主要技术特征在于步骤如下：

(1)按摩尔比3∶5称量Si粉与Ti粉作为机械合金化原料；

(2)采用ZrO₂陶瓷球作为磨球，磨球与原料的质量比为10-20∶1；

(3)量取0.1-0.3倍球磨罐容积的过程控制剂；

(4)将原料、磨球与过程控制剂一起加入球磨罐，以Ar气作为保护气体，将密封好的球磨罐放到高能行星球磨机中旋转；

(5)将所得球磨粉体进行真空干燥、研磨，过130目筛获得Ti₅Si₃粉体；

(6)用表面活性剂对短切纤维进行表面处理，用盐酸对得到的Ti₅Si₃粉体进行处理，将处理好的纤维与Ti₅Si₃粉体进行混合；

(7)真空干燥，得到Ti₅Si₃-纤维复合粉体；