[发明专利]一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法

说明书

本发明涉及一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法。本发明短切碳纤维与Ti₃SiC₂混杂增强Ti₅Si₃基复合材料，由短切碳纤维、Ti与Si粉末通过真空热压烧结得到的，其中增强相Ti₃SiC₂通过原位反应得到，与未反应碳纤维协同增强原位反应得到的基体相Ti₅Si₃。本发明克服了Ti₅Si₃金属间化合物低的室温脆性的缺陷。本发明在于其制备的碳纤维与Ti₃SiC₂原位混杂增强Ti₅Si₃基复合材料，致密度高、气孔率小、界面相容性好、力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基复合材料，特别涉及一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法。

背景技术

Ti₅Si₃是Ti-Si系二元化合物中熔点最高的中间相，单相Ti₅Si₃可以通过热压或等静压Ti₅Si₃粉末或相应比例的Si和Ti粉末得到，制备工艺简单。与Al系金属间化合物相比，Ti₅Si₃具有熔点高(2130℃)、密度低(4.65g/cm³)及优异的高温性能如高的高温硬度、良好的高温稳定性、抗氧化性能。Ti₅Si₃的熔点与高温结构陶瓷相接近甚至更高，但其密度却远低于一些高温结构陶瓷与高温合金，与钛合金相当，具备了在高温下使用的潜力。

在本发明之前，低的室温脆性一直制约着Ti₅Si₃金属间化合物在实际应用领域的开发应用，所以如何设计添加可行的增韧相、大幅度提高材料的力学性能，强韧化Ti₅Si₃金属间化合物仍是长期研究的焦点问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法。

本发明的技术方案是：

一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法，其主要技术特征在于短切碳纤维与Ti₃SiC₂混杂增强Ti₅Si₃基复合材料，由短切碳纤维、Ti与Si粉末通过真空热压烧结得到的，其中增强相Ti₃SiC₂通过原位反应得到，与未反应碳纤维协同增强原位反应得到的基体相Ti₅Si₃。

本发明的另一技术方案是：

一种原位混杂增强三硅化五钛基复合材料制备方法，其主要技术特征在于步骤如下：

(1)使用C_sf及Ti、Si粉末作为原料，通过表面处理与超声分散方法得到均匀分散的C_sf-Ti-Si烧结粉末；

(2)将准备好的粉体放入石墨模具中，放入真空度小于1.0×10^-2真空热压炉中，以10-20℃/min的速度升温到1350-1450℃，保温2-3小时，最大压力为20-40MPa，然后以20-30℃/min的降温速率进行退火至室温。

所述步骤(1)中利用表面活性剂对短切碳纤维进行表面处理，再与经盐酸处理后的Ti、Si粉末进行超声分散，干燥后得到C_sf-Ti-Si烧结粉末。

所述步骤(2)中真空热压炉的真空度小于1.0×10^-2。