一种TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料及其制备方法

摘要

一种TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料及其制备方法，涉及TiN涂层的制备方法及涂层碳纤维增强钛基复合材料制备方法。本发明复合材料由交替叠放的箔材和TiN涂层碳化硅纤维布真空热压成型制得。制备方法：用磁控溅射技术在碳化硅纤维布上涂覆TiN涂层，然后将TiN涂层碳化硅纤维布与箔材交替叠放后置于石墨模具，再将石墨模具置于真空热压设备中真空热压成型即可。本发明中TiN涂层有效地阻止碳化硅纤维与钛基体间的界面反应程度，有效抑制钛基体元素向纤维的扩散，纤维与基体不发生直接反应，复合材料的界面脱粘力Pmax为23～27N，小于无涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料的Pmax为33～37N，得到的界面强度适中。

主权项

一种TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料，其特征在于TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料由交替叠放的箔材和TiN涂层碳化硅纤维布真空热压成型制得，所述TiN涂层碳化硅纤维布的TiN涂层的厚度为1～3μm，TiN涂层是通过磁控溅射技术涂覆至碳化硅纤维表面得到的，所述箔材为钛箔或者钛合金箔；所述TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将碳化硅纤维单层定向排布后将两端固定，然后浸于无水乙醇中超声清洗5～20min，然后用去离子水清洗后烘干得到碳化硅纤维布，其中定向排布时控制单根纤维间距为50～150μm；二、将箔材去除表面氧化层，然后放入腐蚀溶液中浸泡0.5～1min，再将箔材在无水乙醇中超声清洗10～30min，然后烘干，所述箔材为钛箔或者钛合金箔；三、将步骤一得到的碳化硅纤维布放置于磁控溅射仪的真空室内，抽真空至10‑2～10‑3Pa，然后向真空室内通入氮气至真空室内压强为1～2Pa，设定电流为50～100A，进行磁控溅射0.5～1h，即得TiN涂层碳化硅纤维布，其中靶材为钛靶；四、将步骤三得到的TiN涂层碳化硅纤维布与步骤二处理后的箔材交替叠放后置于石墨模具中，再将石墨模具置于真空热压设备中，控制设备真空度为10‑3～10‑2Pa，然后在850～1000℃、40～100MPa条件下保温热压0.5～2h，然后随炉冷却，即得到TiN涂层碳化硅纤维增强钛基复合材料。