專利名稱：鈦合金硅藻土氧化鐵鋇復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料領域，涉及一種鈦合金硅藻土氧化鐵鋇吸波減振復合材料及 其制備方法及其制備方法。
背景技術：
目前材料領域中，對材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其制備方法，其特征在于將鋁或鋁 合金板表層采用直流或交流電一步或二步陽極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AAO模板；采用直流或脈沖電流電化學沉積在鋁基AAO多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，制成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點是要求技 術難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬復合吸波材料及其制備方法，它涉及 一種用于吸收電磁波的復合材料及其制備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬復合吸波材料。該方法的缺點是陶瓷晶須表面涂鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200810219444. 9公開了一種顆粒增強阻尼多孔鎳鈦記憶合金基復合材料的制 備方法。采用梯級粉末燒結法，將鎳、鈦金屬粉末和調控材料的硅或氧化鋁顆粒按一定比例 均勻混合后壓制成生坯，硅顆?；蜓趸X顆粒占生坯重量的5 15%，采取梯級加熱方式 一次整體燒結而制得復合材料。該材料的缺點是吸波性能差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種鈦合金硅藻土氧化鐵鋇復合材 料，該復合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。本發(fā)明的另一目的是提供鈦合金硅藻土氧化鐵鋇復合材料的制備方法，該制備方 法工藝簡單，生產成本低，適于工業(yè)化生產。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的該復合材料以鈦合金為基體，在基體上分布著硅藻土氧化鐵鋇復合物，該硅藻土 氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積百分比為45-55% ；硅藻土氧化鐵鋇復合物的顆粒為 0. 5-lmm;該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量A1為3 % 8 %，Ta為0. 001 % 0. 005%，Si為0. 5% -1%，其余為Ti ；硅藻土氧化鐵鋇復合物是氧化鐵鋇鉆入硅藻土的孔 隙中，在孔隙壁面形成一層厚度為0. 1-10 μ m薄膜。一種鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步 驟a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 (5-10) (5-20)的重量比例加水溶解(加少
3量水至溶解，得到三者混合溶液)，然后放入硅藻土，在80°C水浴中攪拌10-20min，硅藻土 的尺寸為0.5-lmm，三者的混合溶液和硅藻土的重量比為(5-10) 1，攪拌結束后，將攪拌 物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入550_590°C的烘箱中，保溫30min 后自然冷卻，得到硅藻土氧化鐵鋇復合物；再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加少 量水直到溶解)，再裝入上述硅藻土氧化鐵鋇復合物，攪拌以上三種物質達5-lOmin，三種 物質氯化鐵、硫酸亞鐵銨及硅藻土氧化鐵鋇復合物的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結束后 將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后，自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鋇復合物；然后，將最后得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼制模具 的空腔中形成復合物預制體，復合物預制體占金屬模具空腔體積的45-55% ；此時可開啟水 冷系統(tǒng)，控制進水溫度為20-30°C，b.鈦合金基體的準備將重量百分含量Al為3% 8%，Ta為0.001% 0.005%， Si為0. 5% -1%，其余為Ti原料在1680-1720°c溫度下熔化成合金液；c.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內的復合預制體的上面，并注滿模具，鈦合金液體在真空壓力作用下滲 入復合物預制體中的間隙，在鋼制模具內冷卻凝固而形成鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材 料。本發(fā)明相比現有技術的有益效果如下本發(fā)明中硅藻土空隙大，易于接納鐵氧體，鐵氧體處于硅藻土的空隙中，形成鐵氧 體不會散落的硅藻土氧化鐵鋇復合物，因而成為復合材料吸收電磁波的堅實的物質中心； 鐵和鋇氧化物復合吸波，作用比單一鐵氧體增強。其中復合材料中的氧化鐵鋇為Fe3O4和 BaO的混合物。鐵氧體處于硅藻土的空隙中，不于鈦合金液體接觸，因此不會造成鈦合金的氧 化；鈦合金中的Si可促進鈦合金與硅藻土的界面結合。鈦合金中的Ta可減小鈦合金 的顆粒，提高復合材料基體的強度。堅實的硅藻土氧化鐵鋇復合物可提高鈦合金復合材料 的抗壓性能。這些都能改善鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料的力學性能。本發(fā)明的合金性能見表1。本發(fā)明制備中，硅藻土空隙大，易于接納鐵氧體，因此制備中攪拌和加熱時間均 短，生產周期短。該復合材料制備工藝簡便，生產的復合材料具有一定良好阻尼性能，同時 吸波性能優(yōu)越，而且生產成本低，非常便于工業(yè)化生產。
四

圖1為本發(fā)明實施例一制得的鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料的金相組織。由圖1可以看到在鈦合金基體上分布有硅藻土氧化鐵鋇復合材料。
五具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。
實施例一本發(fā)明鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料的制備方法，它包括以下步驟a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備1、將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5 5的重量比例加少量水溶解，形成三者混 合溶液，然后放入硅藻土，在80°C水浴中攪拌10-20min，硅藻土的尺寸為0. 5mm，三者混合 溶液和硅藻土的重量比為5 1，攪拌結束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后 自然冷卻，然后再放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到硅藻土氧化鐵鋇 復合物；2、再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解)，再裝入上述硅藻土氧化鐵鋇復合物，攪拌以上三種物質達5-lOmin，三種 物質氯化鐵、硫酸亞鐵銨及硅藻土氧化鐵鋇復合物的重量比為1 1 1，攪拌結束后將攪 拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后，自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鋇復合物；然后，將2中得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼制模具 的空腔中形成復合物預制體，此時可開啟水冷系統(tǒng)，控制進水溫度為20-30°C，復合物預制 體占金屬模具空腔體積的45-55% (45-55%均可，由此可控制硅藻土氧化鐵鋇復合物占復 合材料的體積百分比為45-55% )；b.鈦合金液的準備將重量百分含量Al為3%，Ta為0.001%，Si為0.5%，其余 為Ti進行原料，在1680-1720°C溫度下熔化成合金液；c.開啟真空系統(tǒng)，控制鋼制模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述鈦合金液體澆 入鋼制模具空腔內的復合預制體的上面，并注滿模具，鈦合金液體在真空壓力作用下滲入 復合物預制體中的間隙，在鋼制模具內冷卻凝固，形成鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料。實施例二 a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備先將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 10 20加少量水形成溶液，溶液和 硅藻土的重量比為10 1，得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物。硅藻土的尺寸0.5-lmm。再將氯化鐵、硫酸亞鐵銨和上述得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物按重量比為 1:1: 2，配料。b.鈦合金液的準備該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為8%，Ta為 0. 005%, Si為1%，其余為Ti ；在1710°C左右熔化成合金液；制備過程同實施例一，制備過程中控制硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積 百分比為45%。實施例三a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備先將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 7 15，加少量水形成溶液，溶液和 硅藻土的重量比為7 1，得到硅藻土氧化鐵鋇復合物。硅藻土的尺寸0.7mm。再將氯化鐵、硫酸亞鐵銨及上步得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物按重量比為 1 1 1.5。b.鈦合金液的準備按重量百分含量Al為5%，Ta為0.003%，Si為0.8%，其余 為Ti進行配料，在170(TC左右熔化成合金液；
5
制備過程同實施例一，制備過程中控制硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積 百分比為55%。實施例四(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內的實例)a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備先將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 4 4，加少量水形成溶液，溶液和硅 藻土的重量比為4 1，得到硅藻土氧化鐵鋇復合物。硅藻土的尺寸0.4mm。再將氯化鐵、硫酸亞鐵銨及得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物按重量比為 1 1 0.6。b.鈦合金液的準備該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為2%，Ta為 0. 0005%, Si 為 0. 4%，其余為 Ti ；控制硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積百分比為50%。制備過程同實施例一。實施例五(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內的實例)a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備先將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為1 11 210，加少量水形成溶液，溶液 和硅藻土的重量比為11 1，得到硅藻土氧化鐵鋇復合物。硅藻土的尺寸0.5-1. 1mm。再將氯化鐵、硫酸亞鐵銨及得到的硅藻土氧化鐵鋇復合物按重量比為 1 1 2. 1。b.鈦合金液的準備該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量:A1為9%，Ta為 0. 006%, Si 為 1. 1%，其余為 Ti ；控制硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積百分比為45%。制備過程同實施例一。下表為不同成份與配比的合金性能對照表表 1 本發(fā)明的鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料，復合物的顆粒尺寸過小，既減小了 吸波單元，降低了吸波強度和減振強度，又不利于不利于復合材料制造；本發(fā)明通過控制硅 藻土顆粒尺寸控制硅藻土氧體鐵鋇復合物的顆粒尺寸；復合物的顆粒尺寸過大，吸波單元 增大，減小了單位復合材料體積中吸波單元的數量，也不利于吸波和減振。鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料制備時，硅藻土數量過小，氯化鐵、硝酸鋇、硫 酸亞鐵銨、檸檬酸不易全部進入硅藻土間隙，復合材料總的鐵氧體數量少，吸波強度弱；硅 藻土數量過多，不易形成完善的復合材料，硅藻土間隙內容納的鐵氧體數量少，吸波強度也 弱。鈦合金基體中的Al、Ta、Si在本申請范圍內，復合材料具有良好的性能。這些元素 超出本申請配比范圍，脆性化合物數量多，鈦合金難與硅藻土界面結合，鈦合金自身的力學 性能降低，也大大降低復合材料的吸波性及減振性。
權利要求
一種鈦合金硅藻土氧化鐵鋇復合材料，該復合材料以鈦合金為基體，在基體上分布著硅藻土氧化鐵鋇復合物，該硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積百分比為45-55％；硅藻土氧化鐵鋇復合物顆粒為0.5-1mm；該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量Al為3％～8％，Ta為0.001％～0.005％，Si為0.5％-1％，其余為Ti。
2 一種鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a.硅藻土氧化鐵鋇復合物的準備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 (5-10) (5-20)的重量比例加水溶解，然后放入硅 藻土，在80°C水浴中攪拌10-20min，硅藻土顆粒的尺寸為0. 5_lmm，溶液和硅藻土的重量比 為(5-10) 1，攪拌結束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再 放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到硅藻土氧化鐵鋇復合物；再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝入上 述硅藻土氧化鐵鋇復合物，攪拌以上三種物質達5-lOmin，三種物質氯化鐵、硫酸亞鐵銨及 硅藻土氧化鐵鋇復合物的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結束后將攪拌物置于220°C的烘箱 中保溫3h后自然冷卻便得到硅藻土氧化鐵鋇復合物；然后，將硅藻土氧化鐵鋇復合物放入底部通真空系統(tǒng)的水冷鋼制模具的空腔中形成復 合物預制體，控制復合物預制體占金屬模具空腔體積的45-55% ；開啟水冷系統(tǒng)，控制進水 溫度為20-30°C，b.鈦合金基體的準備將重量百分含量Al為3% 8%，Ta為0.001% 0.005%，Si 為0. 5% -1%，其余為Ti原料在1680-1720°C溫度下熔化成合金液；c.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內的相對真空度為_30Kpa，將上述鈦合金液體澆 入鋼制模具空腔內的復合預制體的上面，并注滿模具，鈦合金液體在真空壓力作用下滲入 復合物預制體中的間隙，在鋼制模具內冷卻凝固，形成鈦合金基硅藻土氧化鐵鋇復合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈦合金硅藻土氧化鐵鋇復合材料及其制備方法，該復合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。該方法工藝簡單，生產成本低，適于工業(yè)化生產。該復合材料以鈦合金為基體，在基體上分布著硅藻土氧化鐵鋇復合物，該硅藻土氧化鐵鋇復合物占復合材料的體積百分比為45-55％；硅藻土氧化鐵鋇復合物顆粒的為0.5-1mm；該鈦合金基體的化學成分的重量百分含量Al為3％～8％，Ta為0.001％～0.005％，Si為0.5％-1％，其余為Ti；硅藻土氧化鐵鋇復合物是氧化鐵鋇鉆入硅藻土的孔隙中，在孔隙壁面形成一層薄膜。
文檔編號C22C32/00GK101880812SQ20101022041
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權日2010年7月6日
發(fā)明者王玲, 趙浩峰, 陶詔靈 申請人:南京信息工程大學