一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板制造技术

一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，至少包括复合层；所述复合层包括按次序依次铺叠且相互固定连接的钛（Ti）箔层Ⅰ、铝（Al）箔层Ⅰ、碳化硅(SiC)纤维层、铝（Al）箔层Ⅱ和钛（Ti）箔层Ⅱ，本实用新型专利技术利用碳化硅（SiC）纤维层显著增强在高温下的钛铝（TiAl）基复合板的力学性能。

Titanium aluminum matrix composite plate with SiC fiber reinforced structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板
本技术涉及一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，属于复合材料领域。
技术介绍
钛铝基复合材料通过将基体的塑性和成型性与增强体纤维的优越承载能力和刚性相结合来改善材料的性能。钛铝基金属间化合物的增强体主要有颗粒和长纤维两种。在连续纤维增强的钛铝金属间化合物基复合材料中，连续纤维是主要的承载体，而连续纤维增强方式具有高的强度和韧性，因此在力学性能方面显示出了独特的优势。在复合材料中增强体纤维的性能和体积分数很大程度上影响着钛铝基复合材料的力学性能，但仅仅由钛铝成分组成的纤维体，对于高温的耐受力不足。本技术中，采用了连续碳化硅(SiC)纤维进行耐高温性能的增强。与碳纤维、氧化物纤维等其它高性能纤维相比，连续碳化硅(SiC)纤维具有高强度、低密度、极好的耐高温氧化性、耐化学腐蚀性、耐热冲击性、高的抗拉强度、良好的抗蠕变性能等一系列的优异性能。连续纤维可用来增强高温强度和刚性，作为承载主体的强化纤维应在不低于1000℃时仍具有较高的比模量和比强度。同时纤维又至少能通过三种机理来增加韧性，即基体的塑性变形、纤维的拔出和弱界面/纤维的分离和裂纹的偏转。
技术实现思路
本技术提供一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板。本技术的具有碳化硅(SiC)纤维增强结构的钛铝(TiAl)基复合板，至少包括复合层；所述复合层包括按次序依次铺叠且相互固定连接的钛(Ti)箔层Ⅰ、铝(Al)箔层Ⅰ、碳化硅(SiC)纤维层、铝(Al)箔层Ⅱ和钛(Ti)箔层Ⅱ；进一步，所述钛(Ti)箔层Ⅰ、铝(Al)箔层Ⅰ、碳化硅(SiC)纤维层、铝(Al)箔层Ⅱ和钛(Ti)箔层Ⅱ之间通过热压实现所述固定连接；进一步，还包括芯板；所述芯板的上下表面分别通过热压固结有所述复合层；进一步，所述芯板为铝蜂窝板或钛铝(TiAl)复合蜂窝板；进一步，所述钛铝(TiAl)复合蜂窝板包括交替铺设的钛(Ti)箔Ⅲ和铝(Al)箔Ⅲ；所述钛(Ti)箔Ⅲ和铝(Al)箔Ⅲ均匀分布有六边形孔，该六边形孔用于形成分布于所述Ti-Al复合蜂窝板上的蜂窝孔；进一步，所述钛(Ti)箔层Ⅰ的外表面形成有钛(Ti)氧化膜；进一步，所述钛(Ti)箔层Ⅰ为含铜（Cu）和银（Ag）抗菌钛合金；所述铜（Cu）含量为1-10wt%,银（Ag）含量为5-15wt%；进一步，所述芯板为高分子材料板，所高分子材料板为聚丙烯板、聚碳酸酯板、玻璃钢板、液晶聚合物板、树脂板、聚乙烯板、聚醚酰亚胺板、聚醚醚酮或玻璃纤维板。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术实施例一的结构示意图；图2为本技术实施例二的结构示意图；图3为本技术实施例三的结构示意图；图4为本技术实施例四的结构示意图；图5为本技术实施例五的结构示意图图6为本技术实施例六的结构示意图。具体实施方式实施例一：图1为实施例一的结构示意图；如图所示，本实施例的具有碳化硅(SiC)纤维增强结构的钛铝(TiAl)基复合板包括复合层；所述复合层包括按次序依次铺叠且相互固定连接的钛(Ti)箔层Ⅰ11、铝(Al)箔层Ⅰ12、碳化硅(SiC)纤维层13、铝(Al)箔层Ⅱ14和钛(Ti)箔层Ⅱ15；所述钛(Ti)箔层Ⅰ11、铝(Al)箔层Ⅰ12、碳化硅(SiC)纤维层13、铝(Al)箔层Ⅱ14和钛(Ti)箔层Ⅱ15之间通过真空热压实现相互固接；碳化硅(SiC)纤维层13铺设于不同箔层之间时，会与不同的基体组织发生反应，生产不同的界面反应层，从而影响材料的综合性能。研究表明，当碳化硅(SiC)纤维层13铺于钛(Ti)箔与钛(Ti)箔之间时，容易获得致密的组织，但不易获得均匀的微叠层相；当碳化硅(SiC)纤维层13铺于铝(Al)箔与铝(Al)箔之间时，容易获得微叠层相，但纤维易与基体之间容易出现大量孔洞，纤维与基体易剥离；当碳化硅(SiC)纤维层13铺于铝(Al)箔与钛(Ti)箔之间时，碳化硅(SiC)纤维会遭到严重的破坏。因此基于制备致密的微叠层复合材料，本实施例中将将碳化硅(SiC)纤维层13铺于铝(Al)箔层Ⅰ12和铝(Al)箔Ⅱ14之间。实施例二：如图2所示，本实施例中的具有碳化硅(SiC)纤维增强结构的钛铝(TiAl)基复合板，包括芯板22和分别通过真空热压固结在所述芯板22的上下表面的所述复合层21，形成三层夹心结构；其中复合层21的结构与成型方式与实施例一相同；芯板22可以采用金属材料、复合材料或高分子材料，一方面降低整个复合板的成本，提高其厚度，使之能够运用在更多的领域。实施例三：如图3所示，所述芯板为铝蜂窝板32或Ti-Al复合蜂窝板，蜂窝板32通过热压与复合层31固结，蜂窝板32为复合型板材，具有质量轻，强度高，平整度好，板面大，安装简便，易维护，环保性好，可重复利用，抗热胀冷缩性能优异等优点。而金属单板与蜂窝板32相比，不具有上述优点。其中，所述Ti-Al复合蜂窝板包括交替铺设的钛(Ti)箔Ⅲ和铝(Al)箔Ⅲ；所述钛(Ti)箔Ⅲ和铝(Al)箔Ⅲ均匀分布有六边形孔，足够层数的钛(Ti)箔Ⅲ和铝(Al)箔Ⅲ交替层叠后，六边形孔边形成分布于所述Ti-Al复合蜂窝板上的蜂窝孔。实施例四如图4所示，本实施例在实施例一的基础上，在所述钛(Ti)箔层Ⅰ的外表面形成有Ti氧化膜41；通过在钛(Ti)箔层Ⅰ表面覆盖一层钛氧化膜41，从而增加了其耐腐蚀性能。实施例五如图5所示，本实施例在实施例一的基础上，限定所述钛(Ti)箔层Ⅰ为含Cu和Ag抗菌钛合金51；且所述Cu含量为1-10wt%,Ag含量为5-15wt%；使复合板材的外表面具有了抗菌钛合金51的良好生物安全性和抗细菌滋生的功能，使本复合板能够使用与医疗器械设备中或者其他有抗菌要求的环境中。实施例六如图6所示，本实施例在实施例二的基础上，限定所述芯板为高分子材料板62，所高分子材料板62为聚丙烯板、聚碳酸酯板、玻璃钢板、液晶聚合物板、树脂板、聚乙烯板、聚醚酰亚胺板、聚醚醚酮或玻璃纤维板中的一种。其中高分子材料板62与复合层61之间可以通过粘合剂实现固结。以上高分子材料具有如下特性，可以根据复合板的用途进行选用：1.聚丙烯（PP）挤出板材是PP树脂添加入各种功能助剂经挤出、压光、冷却、切割等工艺过程而制成的塑料板材；其密度小，易焊接和加工，具有优越的耐化性，耐热性及耐冲击性、无毒、无味是目前最符合环保要求之工程塑料之一。2.聚碳酸酯板（PC板）具有机械强度高和极高的抗冲击韧性以及高化转化温度，以及耐热不变形能力，工作温度范围从零下50度到125度。3.玻璃钢板（FRP板）即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，其质轻而硬，不导电，性能稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，其特征在于：至少包括复合层；所述复合层包括按次序依次铺叠且相互固定连接的Ti箔层Ⅰ、Al箔层Ⅰ、SiC纤维层、Al箔层Ⅱ和Ti箔层Ⅱ。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，其特征在于：至少包括复合层；所述复合层包括按次序依次铺叠且相互固定连接的Ti箔层Ⅰ、Al箔层Ⅰ、SiC纤维层、Al箔层Ⅱ和Ti箔层Ⅱ。


2.根据权利要求1所述的具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，其特征在于：所述Ti箔层Ⅰ、Al箔层Ⅰ、SiC纤维层、Al箔层Ⅱ和Ti箔层Ⅱ之间通过真空热压实现所述固定连接。


3.根据权利要求2所述的具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，其特征在于：还包括芯板；所述芯板的上下表面分别通过热压固结有所述复合层Ⅰ。


4.根据权利要求3所述的具有碳化硅纤维增强结构的钛铝基复合板，其特征在于：所述芯板为铝蜂窝板或...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶校瑛，张丹丹，李广华，张冉，周琦，
申请(专利权)人：唐山工业职业技术学院，
类型：新型
国别省市：河北;13