[发明专利]一种层状复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，特别涉及一种金属基层状复合材料及其 制备方法，属于材料及其制备技术领域。

背景技术

Ti-Al(Ni-Al)等金属间化合物由于具有耐高温、抗氧化等优异的高温性能，成为 航空航天领域中高温构件的最佳选材。但金属间化合物是一种本质脆性的材料，室温 塑性差，加工能力低，严重制约了这种材料的应用。

国内外研究资料表明，对于Ti-Al(Ni-Al)二元系统来说，加入延性金属相是提高 金属间化合物韧性的最好方法，它包括三种不同的复合方式：颗粒增强，纤维增强和 叠层增强。

研究发现，从颗粒增强、纤维增强到叠层增强，韧化水平在不断地提高。尤其是 叠层强韧化方法，该方法的结构如图1所示，已被广泛用于制备高性能的金属基层状 复合材料。Ti/Ti-Al(Ni/Ni-Al)层状复合材料是根据叠层强韧化方法设计的一种金属基 层状复合材料，是由韧性金属Ti(Ni)和硬脆Ti-Al(Ni-Al)金属间化合物交替叠层连接 而成的层状材料，具有较好的室温抗断裂韧性和高温高强高抗氧化性等综合性能，克 服了Ti-Al(Ni-Al)金属间化合物材料突发性断裂的致命弱点，使Ti/Ti-Al(Ni/Ni-Al)叠 层材料的实际应用成为可能。

随着航空科学技术的飞速发展，对飞行器的结构提出了轻质、高可靠性、高维护 性、高生存能力的要求，为了适应这些要求，必须增加材料的智能性，使用智能材料 结构，而形状记忆合金是智能材料的一种，Ti-Ni合金是发现最早、性能最好的形状 记忆合金，目前形状记忆复合材料都是以Ti-Ni作为增强组员，Ti-Ni形状记忆复合 材料成为航空领域潜力较大的智能材料。

箔材热压复合法是制备金属基层状复合材料的普遍方法，该方法先将两种金属箔 材相间逐层叠放，放入真空加热炉内在设定温度下保温一段时间，在两种箔材接触界 面原位生成金属间化合物，作为层状材料的基体层，性能相对较差的箔材(Al)全部 反应，性能较好的箔材(Ti、Ni)仍有剩余，作为层状材料的韧性层，最终生成金属 基层状复合材料。但这种方法制备的金属基层状复合材料界面性能较差，需要严格控 制保温温度及时间。

因此，提供一种界面性能强、制备方法简单的金属基层状复合材料成为了本领域 亟待解决的技术问题之一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种金属基层状复合材料的制备 方法，该制备方法得到的金属基层状复合材料的界面结合能力强，可以提高层状复合 材料的综合性能。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种层状复合材料的制备方法，该制备方 法包括以下步骤：

以金属箔材和非晶箔材作为原始坯料，将金属箔材和非晶箔材交错相间叠放作为 坯料；

以与金属箔材的金属相同的金属板作为包套，把坯料放入包套，密封包套，对包 套进行真空处理，放入模具内，升温；

对包套施加压力8MPa-50MPa，保压，冷却至室温，形成层状复合材料。

本发明提供的层状复合材料的制备方法中，优选地，采用的金属箔材包括Al箔 材、Ti箔材或Ni箔材。

本发明提供的层状复合材料的制备方法中，优选地，采用的非晶箔材包括Al基 非晶箔材、Ti基非晶箔材或Ni基非晶箔材。

本发明提供的层状复合材料的制备方法中，优选地，Ti箔材与Ni基非晶箔材配 对使用，Ti箔材与Al基非晶箔材配对使用，Ni箔材与Al基非晶箔材配对使用，Ni 箔材与Ti基非晶箔材配对使用。

本发明提供的层状复合材料的制备方法中，优选地，Ti箔材与Al基非晶箔材配 对使用时以及Ni箔材与Al基非晶箔材配对时，升温至600℃-650℃；

当Ti箔材与Ni基非晶箔材配对使用时以及Ni箔材与Ti基非晶箔材配对使用时， 升温至850℃-1000℃。

本发明提供的层状复合材料的制备方法中，保压时间根据金属箔材的厚度确定， 一般不小于4小时。