β钛-纤维加强的复合层状物制造技术

一种制备β钛－纤维加强的复合层状物的方法，包括步骤为： （ａ）提供一种带有表面区域的β钛合金，它具有第１屈服强度与弹性模量比； （ｂ）在第１时间中第１温度下加热β钛合金以使β钛合金具有第２屈服强度与弹性模量比；以及 （ｃ）将具有强度与弹性模量比的纤维加强复合物粘接到β钛合金上以产生β钛－纤维加强的复合层状物； 其特征在于， 第１温度和第１时间的选定应使β钛合金的第２屈服强度与弹性模量比同纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是美国专利申请号08/588,868(申请日为1996年1月19日，题目为“β钛-加强的复合层状物”)的国际申请，它是申请日为1995年12月7日，题目为“钛和石墨纤维复合物”申请号08/568,530的部分后续申请，该申请是现放弃的美国专利申请号08/139,091(申请日为1993年10月18日，题目为“钛和石墨纤维复合物”)的后续申请，其内容在此结合以作整体参考。
技术介绍
许多工业应用中要求材料同时具有高强度、低重量和耐磨损。为了满足这些要求，则利用金属和金属-复合物层状材料。材料具有高强度、低重量和耐磨损的一方面用于机动和人力交通工具的部件构造，以提供令人满意的结构完整性和耐磨损，同时在一定量的燃料或动力下，增加了交通工具的行程。这样的交通工具包括汽车、卡车、飞机、火车、自行车、摩托车和宇宙飞船。其它应用包括高尔夫球棍(包括柄和头部)，管状结构如垒球棒，雪橇和冲浪与滑雪板。为了满足航天和航空工业的需要，已研制许多金属-复合物叠层材料以代替航空器基本结构的构造中传统使用的各种金属。然而，这些复合材料的问题包括不同层的强度与弹性模量比之间不协调。这些不协调使得在一特定量应力作用下，复合物的各层在复合物其它层之前断裂，故造成非断裂层的强度未充分利用。因此，通常使用的轻质金属-复合物叠层材料对于金属-复合物叠层材料的给定应变不能用到各层的最大强度。因此，除了其它应用之外，需要高强度、轻质材料用于工业如机动和非机动交通工具的部件。此外，需要轻质的金属-复合物叠层材料，对于各金属-复合物叠层材料的给定应变，应充分利用所有各材料层的强度。
技术实现思路
本专利技术在一方面，提供了一种制备β钛-纤维加强的复合层状物的方法，其包括步骤为首先，提供一种带有表面区域的β钛合金，它具有第1屈服强度与弹性模量比。然后，在第1预定温度下以第1预定时间加热β钛合金以使β钛合金具有第2屈服强度与弹性模量比。接着，将具有强度与弹性模量比的纤维加强复合层粘接到β钛合金上以产生β钛-纤维加强的复合层状物。第1预定温度和第1预定时间的选定为β钛合金的第2屈服强度与弹性模量比同纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。在一较佳实施例中，该方法还包括在提供β钛合金步骤后在其表面贴敷如铂的贵金属以产生有敷层β钛合金的步骤。在另一较佳实施例中，该方法还包括在提供步骤之后，研磨β钛合金的表面以增加表面积的步骤。在又一较佳实施例中，该方法还包括在加热步骤后，用底料涂敷表面的步骤。按照本专利技术的另一方面，提供了一种按照上述方法制成的β钛-纤维加强的复合层状物。按照本专利技术的又一方面，提供了一种β钛-纤维加强的复合层状物，包括第1层有表面的β钛合金和第1层纤维加强复合物，其中，第1层β钛合金所具有的屈服强度与弹性模量比同第1层纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。β钛合金的表面可贴敷一种如铂的贵金属。β钛-纤维加强的复合层状物也可包括多层β钛合金，以及夹在它们之间的至少一层纤维加强复合物，其中，每一层β钛合金具有的屈服强度与弹性模量比同至少一层纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同。本专利技术的再一方面提供了一种制造制品的方法，包括如下步骤首先，按照本专利技术的方法制备β钛-纤维加强的复合层状物。接着将β钛-纤维加强的复合层状物结合进制品中。这些制品的例子包括机动车、高尔夫球棍、垒球棒、雪橇、冲浪板、滑雪板、和容器。本专利技术的又一方面提供了一种制备金属-纤维加强复合层状物的方法，包括如下步骤首先，提供一种带有表面区域的金属，它具有第1屈服强度与弹性模量比。然后，在第1预定温度下以第1预定时间加热该金属以使该金属具有第2屈服强度与弹性模量比。接着，将具有强度与弹性模量比的纤维加强复合物粘接到该金属上以产生一种金属-纤维加强复合层状物。第1预定温度和第1预定时间是在金属的第2屈服强度与弹性模量比同纤维加强复合物的强度与弹性模量比大致相同情况下选定；该金属的第2屈服强度与弹性模量比约大于1％。本专利技术的这些特点、特性和优点将在下面参照附图(没有按比例画出)的说明和所附的权利要求书中更加显而易见。附图简介附图说明图1是本专利技术的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，图2是本专利技术另一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，图3是本专利技术又一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，图4是本专利技术再一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图，图5是本专利技术方法一例的流程图，图6是将本专利技术的β钛-纤维加强的复合层状物粘接到其边缘区域的帽形支撑板剖面的侧视图。图7是本专利技术另一实施例的β钛-纤维加强的复合层状物剖面的侧视图。实施例正如上述，本专利技术连同其他实施例一道包括一种β钛-纤维加强的复合层状物，一种制造β钛-纤维加强的复合层状物的方法和由β钛-纤维加强的复合层状物组成的结构。本领域的普通技术人员在参照说明后将了解到除了其他的优点外，本专利技术的β钛-纤维加强的复合层状物和按照本专利技术所制成的层制品具有高强度重量比，杰出的耐损性，会有较高的抗疲劳性和耐腐蚀性和具有杰出的减震特性。本专利技术的β钛-纤维加强的复合层状物包括至少第一层有的β钛合金表面。β钛合金层至少是一种选自由TIMETAL15-3(Ti 15V-3Cr-3Al-3Sn)、BETA 21s(Ti 15Mo-3Al-3Nb)、BETA C(Ti 3Al-8V-6Cr-4Mo)和B120 VCA(Ti 13V-11Cr-3Al)构成的组中的β钛合金，但是，对于本领域的普通技术人员，在参照本说明书后将理解到可以使用其他的β钛合金。在一较佳实施例中，β钛合金是TIMETAL15-3(Ti15V-3Cr-3Al-3Sn)(购自钛金属有限公司，Toronto，OH)。本专利技术的β钛-纤维加强的复合层状物进一步包括至少一层纤维加强复合物。纤维加强复合物可以是至少一种选自由石墨加强的环氧树脂(如购自Hercules Advanced Materials和Systems Company，Magan，UT的HERCULESIM7/8551-7)和S2-玻璃加强的环氧树脂(如3M SP 381，购自3M Aerospace Materials Department，St.Paul，MN)构成的组中的纤维加强复合物，但是，对于本领域的普通技术人员，在参照本说明书后将理解到可以使用其他的纤维加强复合物。在一较佳实施例中，纤维加强复合物是石墨加强的环氧树脂，Fiberite IM7/977-3(环氧树脂预浸处理带)(购自Fiberite，Orange，CA)。β钛合金层粘接到纤维加强的复合层上，从而产生层状结构。按照本专利技术，层状物的β钛合金层的屈服强度与弹性模量比同纤维加强的复合层的屈服强度与弹性模量比相似。β钛合金的屈服强度与弹性模量比与纤维加强的复合层的强度与弹性模量比的基本相适配产生一种适用于宽范围使用的轻质、高强度和耐破损材料。在此使用的“大致相同”指约在40％(百分之四十)的范围内。在本专利技术的最佳实施例中，β钛合金层的屈服强度与弹性模量比约在纤维加强的复合层的强度与弹性模量比的33％(百分之三十三)范围内。在一特定的较佳实施例中，β钛合金层的屈服强度与弹性模量比约在纤维加强的复合层的强度与弹性模量比的10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉姆·R·金登，
申请(专利权)人：蒂康普公司，
类型：发明
国别省市：