應(yīng)用于制作無人機蒙皮的鋁-tc4鈦合金復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種應(yīng)用于制作無人機蒙皮的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 隨著航空、軍事及遙感事業(yè)的發(fā)展，無人機受到越來越廣泛的關(guān)注，世界各國紛 紛投入大量人力、物力去研制先進的無人機。蒙皮是無人機的重要組成部分之一，它要求具 有低密度、高強度及高耐磨性等物理及力學(xué)性能。W往的所使用的蒙皮材料往往難W達到 上述要求。侶基復(fù)合材料具有高比強度、高彈性模量和高耐磨性等優(yōu)點。因此，侶基復(fù)合材 料在無人機蒙皮材料上具有很大的應(yīng)用潛能。但是目前生產(chǎn)侶基復(fù)合材料的方法大多為擠 壓鑄造法、無壓浸滲法和噴射成形法，該些方法存在一定的缺點，比如強化顆粒在基體中分 散不均勻，強化顆粒與侶基體潤濕性差，制備的復(fù)合材料孔隙度高、導(dǎo)電率低和較低的經(jīng)濟 效益等，累積疊軸焊做為一種嶄新的方法克服了上述的缺點，同時還可W制備出金屬相增 強侶基復(fù)合材料，進而達到防止靜電積聚的作用。由此可見選用累積疊軸焊制備的侶基復(fù) 合材料應(yīng)用在無幾人蒙皮材料選擇上具有較強的優(yōu)勢。到目前為止，該復(fù)合材料還未在無 人機上有所應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種具有高強度、高硬度、優(yōu)異導(dǎo)電性能的侶-TC4鐵合金復(fù) 合材料的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明主要是利用工業(yè)純侶板材和適量的TC4鐵合金巧材作為 原料，借助于累積疊軸焊手段，可得到具有優(yōu)異力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的侶-TC4復(fù)合材料。
[0004] 本發(fā)明的侶-TC復(fù)合材料為純鐵顆粒增強侶基復(fù)合材料，TC4在侶中的含量體積 比為；1-1〇〇/〇。
[0005] 具體步驟為； (1)將1060工業(yè)純侶板材表面用鋼絲刷進行打磨，然后用酒精進行清洗。
[0006] (2)將TC4巧材鋪在兩片步驟（1)所得1060工業(yè)純侶板材之間，TC4在侶中的含 量體積比為；1-10%。
[0007] (3)將步驟（2)所得兩片板材疊放好后放入馬弗爐中，加熱溫度為280-350°C，加 熱5-20分鐘后在軸機上進行軸制；軸制的過程中不使用潤滑油，軸制速度為0. 4-0. 8m/s， 壓下量為50% ;軸制完成后空冷至室溫；W上過程為第一道次軸制，合成出侶-TC4復(fù)合材 料板材，TC4在侶中的含量體積比為；1-10%。
[000引（4)在不再加入TC4巧材的條件下，將上述合成的侶-TC4復(fù)合材料板材按照上述 方法進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軸制，得侶-TC4鐵合金復(fù)合材料。
[0009] 所制得的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料應(yīng)用于制作無人機蒙皮。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點；本發(fā)明的侶基復(fù)合材料在不破壞純侶優(yōu)良 導(dǎo)電性能的前提下，力學(xué)性能得到了大幅的提高。其屈服強度為120-190MPa、抗拉強度為 140-200MPa、顯微硬度為44-69HV，分別為退火態(tài)1060工業(yè)純侶的3-4. 7倍、1. 5-2. 5倍和 1.7-2. 2倍。由于制備該種復(fù)合材料時，沒有引入金屬間化合物，所W導(dǎo)電性能良好，其導(dǎo) 電率為2. 7-2. 9yQ?cm,分別為退火態(tài)1060工業(yè)純侶、2024T3態(tài)侶合金、5052化態(tài)侶 合金、6061T6 態(tài)侶合金、7075T6 態(tài)侶合金的 1.03-1. 07 倍、0.49-0. 5 倍、0.57-0. 59 倍、 0. 7-0. 72 倍和 0. 55-0. 56 倍。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例1獲得的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料的金相圖。
[0012] 具體的實施方式 實施例1 ; (1)將尺寸為150mmX100mmXlmm的退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材（西南侶業(yè)有限公司生 產(chǎn)）表面用鋼絲刷進行打磨，然后用酒精進行清洗。
[001引 （2)將2片尺寸為150mmX100mmX0. 1mm的TC4巧材（寶雞鐵業(yè)有限公司生產(chǎn)） 鋪在兩片步驟（1)所得退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材之間。
[0014] (3)將步驟（2)所得兩片板材疊放好后放入馬弗爐中，加熱溫度為280°C，加熱5分 鐘后在直徑為300mm、長度為220mm的軸機上進行軸制；軸制的過程中不使用潤滑油，軸審U 速度為0. 6m/s，壓下量為50% ;軸制完成后空冷至室溫；W上過程為第一道次軸制，合成出 侶-TC4復(fù)合材料板材，TC4在侶中的含量體積比為1%。
[0015] (4)在不再加入TC4巧材的條件下，將步驟（3)合成的侶-TC4復(fù)合材料板材按照 上述方法進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軸制，得侶-TC4鐵合金復(fù)合材料， TC4在侶中的含量體積比為1%。
[0016] 所制得的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料應(yīng)用于制作無人機蒙皮。
[0017]所制備的侶-TC4復(fù)合材料板材制作的無人機蒙皮具有低密度、高強度及高耐磨 性的物理及力學(xué)性能，密度為2.718g/cm3,最大抗拉強度為140MPa，屈服強度為120MPa。 [001引實施例2 ; (1)將尺寸為150mmX100mmXlmm的退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材（西南侶業(yè)有限公司生 產(chǎn)）表面用鋼絲刷進行打磨，然后用酒精進行清洗。
[0019] (2)將10片尺寸為150mmX100mmX0. 1mm的TC4巧材（寶雞鐵業(yè)有限公司生產(chǎn)） 鋪在兩片步驟（1)所得退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材之間。
[0020] (3)將步驟（2)所得兩片板材疊放好后放入馬弗爐中，加熱溫度為280°C，加熱5分 鐘后在直徑為300mm、長度為220mm的軸機上進行軸制；軸制的過程中不使用潤滑油，軸審U 速度為0. 6m/s，壓下量為50% ;軸制完成后空冷至室溫；W上過程為第一道次軸制，合成出 侶-TC4復(fù)合材料板材，TC4在侶中的含量體積比為5%。
[0021] (4)在不再加入TC4巧材的條件下，將步驟（3)合成的侶-TC4復(fù)合材料板材按照 上述方法進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軸制，得侶-TC4鐵合金復(fù)合材料， TC4在侶中的含量體積比為5%。
[0022] 所制得的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料應(yīng)用于制作無人機蒙皮。
[0023] 所制備的侶-TC4復(fù)合材料板材制作的無人機蒙皮密度為2. 79g/cm3,最大抗拉強 度為ISOMPa，屈服強度為140MPa。
[0024] 實施例3 ; (1)將尺寸為150mmX100mmXlmm的退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材（西南侶業(yè)有限公司生 產(chǎn)）表面用鋼絲刷進行打磨，然后用酒精進行清洗。
[0025] (2)將20片尺寸為150mmXlOOmmXO. 1mm的TC4巧材（寶雞鐵業(yè)有限公司生產(chǎn)） 鋪在兩片步驟（1)所得退火態(tài)1060工業(yè)純侶板材之間。
[0026] (3)將步驟（2)所得兩片板材疊放好后放入馬弗爐中，加熱溫度為280°C，加熱5分 鐘后在直徑為300mm、長度為220mm的軸機上進行軸制；軸制的過程中不使用潤滑油，軸審U 速度為0. 6m/s，壓下量為50% ;軸制完成后空冷至室溫；W上過程為第一道次軸制，合成出 侶-TC4復(fù)合材料板材，TC4在侶中的含量體積比為10%。
[0027] (4)在不再加入TC4巧材的條件下，將步驟（3)合成的侶-TC4復(fù)合材料板材按照 上述方法進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軸制，得侶-TC4鐵合金復(fù)合材料， TC4在侶中的含量體積比為10%。
[002引所制備的侶-TC4復(fù)合材料板材制作的無人機蒙皮密度為2. 88g/cm3,最大抗拉強 度為200MPa，屈服強度為170MPa。
[0029] 對3個實施例最終得到的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料進行拉伸、硬度和電阻率測試。 室溫單軸拉伸試驗在Instron5982力學(xué)性能測試系統(tǒng)上進行，拉伸速率為；5X1(T4?s^i。 顯微硬度性能測試在50N，10秒的實驗條件下進行。室溫電阻率測試在PPMS-9物理性能分 析系統(tǒng)上進行，實驗采用標(biāo)準(zhǔn)4線連接方法。
[0030] 本發(fā)明AMMCs的室溫力學(xué)性能為；拉伸強度> 140MPa，屈服強度> 120MPa，伸長率 > 5%，顯微硬度> 44HV，電阻率《2. 9yQ?cm。測試的具體數(shù)據(jù)見表1。
[0031] 表1;本發(fā)明獲得的侶-TC4鐵合金復(fù)合材料力學(xué)及導(dǎo)電性能測試結(jié)果
【主權(quán)項】
1. 一種鋁-TC4鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟為： (1) 將1060工業(yè)純鋁板材表面用鋼絲刷進行打磨，然后用酒精進行清洗； (2) 將TC4箔材鋪在兩片步驟（1)所得1060工業(yè)純鋁板材之間，TC4在鋁中的含量體 積比為：1_1〇% ; (3) 將步驟（2)所得兩片板材疊放好后放入馬弗爐中，加熱溫度為280-350°C，加熱 5-20分鐘后在軋機上進行軋制；乳制的過程中不使用潤滑油，乳制速度為0. 4-0. 8m/s，壓 下量為50% ;軋制完成后空冷至室溫；以上過程為第一道次軋制，合成出鋁-TC4復(fù)合材料 板材； (4) 在不再加入TC4箔材的條件下，將上述合成的鋁-TC4復(fù)合材料板材按照上述方法 進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軋制，得鋁-TC4鈦合金復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-TC4鈦合金復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于鋁-TC4鈦合金 復(fù)合材料應(yīng)用于制作無人機蒙皮。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于制作無人機蒙皮的鋁-TC4鈦合金復(fù)合材料的制備方法。TC4在鋁中的含量體積比為：1-10%，將TC4箔材鋪在兩1060工業(yè)純鋁板材之間，加熱到280-350℃，加熱5-20分鐘后在軋機上進行軋制，軋制速度為0.4-0.8m/s，壓下量為50%，軋制后空冷至室溫，再對上述合成的鋁-TC4復(fù)合材料板材按照上述方法進行15次循環(huán)的剪切、打磨清洗、疊放、加熱和軋制。本發(fā)明的鋁-TC4鈦合金復(fù)合材料具有高強度、高硬度、優(yōu)異導(dǎo)電性能的優(yōu)點，其屈服強度為120-170MPa、抗拉強度為140-200MPa、顯微硬度為44-69Hv、電阻率為2.7-2.9μΩ·cm；能滿足無人機蒙皮材料的要求，應(yīng)用于制作無人機蒙皮。
【IPC分類】C22F1/04, C22F1/18, B64C1/12
【公開號】CN104988440
【申請?zhí)枴緾N201510454845
【發(fā)明人】楊霞, 劉崇宇
【申請人】桂林理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月29日