一种制备NiTi纤维增强2219Al复合材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种制备2219A1复合材料的方法。
【背景技术】
[0002] 侣合金的高塑性、高初性、低密度W及价格便宜等优点使其在社会各个领域有着 十分广泛的应用，而通过在侣合金中引入增强材料，制备复合材料，可W有效地提高侣合金 的模量、硬度、耐磨性和耐热性能，降低其热膨胀系数，从而弥补侣合金材料的不足，是扩展 其在航天航空等领域应用的一种有效途径。形状记忆合金（SMs)是一种变形后能够恢复 原始形状的特殊合金，利用其超弹性或形状记忆效应，将其作为增强材料引入侣合金，可W 提高强度、初性、增大阻尼性能，并具有探测裂纹和抑制裂纹扩展、增大阻尼等方面的功能。
[0003] 然而制备单向排列的连续儀铁纤维增强2219侣合金复合材料（NiTif/2219Al)需 要解决纤维排列、纤维含量控制、材料致密化W及界面反应调控的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明是为解决现有制备单向排列的连续儀铁纤维增强2219侣合金复合材料的 方法需要解决纤维排列方式、纤维含量控制、材料致密化、界面反应和界面结合程度的调控 的问题，而提供一种制备NiTi纤维增强2219A1复合材料的方法。 阳0化]本发明的一种制备NiTi纤维增强2219A1复合材料的方法按W下步骤进行：
[0006] 一、原材料处理：①采用线切割方法将2219侣片切成直径为Φ的圆片，然后用浓 度为35g/L~45g/L的化0H溶液碱洗2219圆侣片，碱洗时间为去除2219圆侣片表面的油 污和氧化层为止，取出2219圆侣片用体积分数为5%的HN03溶液酸洗2219圆侣片Imin~ 3min，然后用无水乙醇超声清洗2219圆侣片Imin~3min，最后将2219圆侣片取出置于溫 度为40~90°C的烘箱内保溫lOmin~20min，取出空冷，得到处理后的2219圆侣片；②用碳 化娃水砂纸打磨NiTi纤维表面，去除表面凸起，然后将打磨后的NiTi纤维剪成长度为L的 短丝，用HN03和HF的混合溶液浸泡处理NiTi纤维短丝，浸泡处理时间为腐蚀掉NiTi纤维 短丝表面氧化膜为止，然后用无水乙醇超声清洗NiTi纤维短丝Imin~3min，最后将NiTi 纤维短丝取出置于溫度为40~90°C的烘箱内保溫lOmin~20min，取出空冷，得到处理后 的NiTi纤维短丝；所述的HN03和HF的混合溶液中HN0 3的体积分数为16%，HF的体积分 数为1 % ;
[0007] 二、NiTi纤维短丝的排列：将步骤一得到的处理后的NiTi纤维短丝置于步骤一得 到的处理后的2219圆侣片上，使步骤一得到的处理后的NiTi纤维短丝呈单向排列至布满 步骤一得到的处理后的2219圆侣片表面，并确保每根NiTi纤维短丝之间的距离相等，该距 离为2. 5mm~3. 5mm，然后用剪刀除去溢出步骤一得到的处理后的2219圆侣片外沿的NiTi 纤维短丝，NiTi纤维短丝的两端用双面胶固定在2219圆侣片上，最终形成Ξ层2219圆侣片 夹两层NiTi纤维短丝结构的预制件；所述的NiTi纤维短丝长度L< 2219圆侣片直径Φ;
[0008] Ξ、真空热压烧结：将步骤二得到的预制件放入石墨模具中，然后将模具放入真 空热压炉内进行烧结，先在载荷为1吨~2吨、抽真空至压力为0. 05化~0. 1化和溫度为 580~590°C的条件下，保溫保压lOmin~15min，然后在溫度为580~590°C的条件下将载 荷由1吨~2吨增加至12吨，并在溫度为580~590°C和载荷为12吨的条件下保溫保压 90min~120min，随炉冷却至室溫后取出模具，得到复合材料片；
[0009] 四、复合材料热处理：将步骤Ξ得到的复合材料片放入电阻加热炉，在溫度为 575~585°C的条件下保溫化~化，然后取出空冷，得到NiTi纤维增强2219A1复合材料。
[0010] 本发明有益效果： W11] 本发明采用在2219A1薄板之间排布单向均匀间隙的连续NiTi纤维的方式，利用 真空反应热压法进行致密化，随后通过控制热处理溫度和时间调控界面状态，解决了制备 过程中纤维排列方式、纤维含量，材料致密化、界面反应和界面结合程度可调控的问题，成 功制备出界面结合良好的复合材料，获得了一种单向排列的NiTi长纤维增强侣基复合材 料，可用于航空、航天、机械、交通和电子等领域。
[0012] 本发明得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料具体优点如下：
[0013] 本发明得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料中NiTi纤维和2219A1合金之间大 约有厚度1ym的反应层。
[0014] 本发明得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料的抗拉强度为305MPa，延伸率为 23%，显示出优良的强塑性。
【附图说明】
[0015] 图1为试验一得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料的扫描电镜照片；
[0016] 图2为试验一得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料的拉伸性能曲线；
[0017] 图3为试验一得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料室溫拉伸后断口扫描电镜照 片；其中1代表区域1;
[0018] 图4为图3中区域1放大图；其中2代表区域2, 3代表区域3。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0019] 一：本实施方式的一种制备NiTi纤维增强2219A1复合材料的方法 按W下步骤进行：
[0020] 一、原材料处理：①采用线切割方法将2219侣片切成直径为Φ的圆片，然后用浓 度为35g/L~45g/L的化0H溶液碱洗2219圆侣片，碱洗时间为去除2219圆侣片表面的油 污和氧化层为止，取出2219圆侣片用体积分数为5%的HN03溶液酸洗2219圆侣片Imin~ 3min，然后用无水乙醇超声清洗2219圆侣片Imin~3min，最后将2219圆侣片取出置于溫 度为40~90°C的烘箱内保溫lOmin~20min，取出空冷，得到处理后的2219圆侣片；②用碳 化娃水砂纸打磨NiTi纤维表面，去除表面凸起，然后将打磨后的NiTi纤维剪成长度为L的 短丝，用HN03和HF的混合溶液浸泡处理NiTi纤维短丝，浸泡处理时间为腐蚀掉NiTi纤维 短丝表面氧化膜为止，然后用无水乙醇超声清洗NiTi纤维短丝Imin~3min，最后将NiTi 纤维短丝取出置于溫度为40~90°C的烘箱内保溫lOmin~20min，取出空冷，得到处理后 的NiTi纤维短丝；所述的HN03和HF的混合溶液中HN0 3的体积分数为16%，HF的体积分 数为1% ;
[0021] 二、NiTi纤维短丝的排列：将步骤一得到的处理后的NiTi纤维短丝置于步骤一得 到的处理后的2219圆侣片上，使步骤一得到的处理后的NiTi纤维短丝呈单向排列至布满 步骤一得到的处理后的2219圆侣片表面，并确保每根NiTi纤维短丝之间的距离相等，该距 离为2. 5mm~3. 5mm，然后用剪刀除去溢出步骤一得到的处理后的2219圆侣片外沿的NiTi 纤维短丝，NiTi纤维短丝的两端用双面胶固定在2219圆侣片上，最终形成Ξ层2219圆侣片 夹两层NiTi纤维短丝结构的预制件；所述的NiTi纤维短丝长度L< 2219圆侣片直径Φ;
[0022] Ξ、真空热压烧结：将步骤二得到的预制件放入石墨模具中，然后将模具放入真 空热压炉内进行烧结，先在载荷为1吨~2吨、抽真空至压力为0. 05化~0. 1化和溫度为 580~590°C的条件下，保溫保压lOmin~15min，然后在溫度为580~590°C的条件下将载 荷由1吨~2吨增加至12吨，并在溫度为580~590°C和载荷为12吨的条件下保溫保压 90min~120min，随炉冷却至室溫后取出模具，得到复合材料片；
[0023] 四、复合材料热处理：将步骤Ξ得到的复合材料片放入电阻加热炉，在溫度为 575~585°C的条件下保溫化~化，然后取出空冷，得到NiTi纤维增强2219A1复合材料。
[0024] 本实施方式采用在2219A1薄板之间排布单向均匀间隙的连续NiTi纤维的方式， 利用真空反应热压法进行致密化，随后通过控制热处理溫度和时间调控界面状态，解决了 制备过程中纤维排列方式、纤维含量，材料致密化、界面反应和界面结合程度可调控的问 题，成功制备出界面结合良好的复合材料，获得了一种单向排列的NiTi长纤维增强侣基复 合材料，可用于航空、航天、机械、交通和电子等领域。
[00巧]本实施方式得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料具体优点如下： 阳0%] 本实施方式得到的NiTi纤维增强2219A1复合材料中NiTi纤维和2219A1合金之 间大约有厚度1μηι的反应层。
[0027] 本实施方式得到的NiTi纤维增强2219Α1复合材料的抗拉强度为305MPa，延伸率 为23%，显示出优良的强塑性。
【具体实施方式】 [0028] 二：本实施方式与一不同的是：步骤一中采用线切割 方法将2219侣片切成Φ59. 5mmX1mm的圆片。其它步骤与参数与一相同。
【具体实施方式】 [0029] Ξ:本实施方式与一或二不同的是：步骤一中所述的 化0H溶液的浓度为40g/L。其它步骤与参数与一或二相同。
【具体实施方式】 [0030] 四：本实施方式与一至Ξ之一不同的是：步骤一中所 述的碱洗时间为2min~5min。其它步骤与参数与一至Ξ之一相同。
【具体实施方式】 [0031] 五：本实施方式与一至四之一不同的是：步骤一中所 述的碳化娃水砂纸为1000#的碳化娃水砂纸。其它步骤与参数与一至四之一 相同。
[0032]
【具体实施方式】六：本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是：步骤一中将 打磨后的NiTi纤维剪成长度L为40mm~45mm的短丝。其它步骤与参数与【具体实施方式】 一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0033] 屯：本实施方式与一至六之一不同的是：步骤一中所 述的浸泡处理时间为lOmin~20min。其它步骤与参数与一至六之一相同。
[0034]
【具体实施方式】八：本实施方式与【具体实施