專利名稱：β鈦－纖維加強的復合層狀物的制作方法
本申請是美國專利申請號08/588,868(申請日為1996年1月19日，題目為“β鈦-加強的復合層狀物”)的國際申請，它是申請日為1995年12月7日，題目為“鈦和石墨纖維復合物”申請號08/568,530的部分后續申請，該申請是現放棄的美國專利申請號08/139,091(申請日為1993年10月18日，題目為“鈦和石墨纖維復合物”)的后續申請，其內容在此結合以作整體參考。
背景技術：
許多工業應用中要求材料同時具有高強度、低重量和耐磨損。為了滿足這些要求，則利用金屬和金屬-復合物層狀材料。
材料具有高強度、低重量和耐磨損的一方面用于機動和人力交通工具的部件構造，以提供令人滿意的結構完整性和耐磨損，同時在一定量的燃料或動力下，增加了交通工具的行程。這樣的交通工具包括汽車、卡車、飛機、火車、自行車、摩托車和宇宙飛船。其它應用包括高爾夫球棍(包括柄和頭部)，管狀結構如壘球棒，雪橇和沖浪與滑雪板。
為了滿足航天和航空工業的需要，已研制許多金屬-復合物疊層材料以代替航空器基本結構的構造中傳統使用的各種金屬。然而，這些復合材料的問題包括不同層的強度與彈性模量比之間不協調。這些不協調使得在一特定量應力作用下，復合物的各層在復合物其它層之前斷裂，故造成非斷裂層的強度未充分利用。因此，通常使用的輕質金屬-復合物疊層材料對于金屬-復合物疊層材料的給定應變不能用到各層的最大強度。
因此，除了其它應用之外，需要高強度、輕質材料用于工業如機動和非機動交通工具的部件。此外，需要輕質的金屬-復合物疊層材料，對于各金屬-復合物疊層材料的給定應變，應充分利用所有各材料層的強度。
發明內容
本發明在一方面，提供了一種制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法，其包括步驟為首先，提供一種帶有表面區域的β鈦合金，它具有第1屈服強度與彈性模量比。然后，在第1預定溫度下以第1預定時間加熱β鈦合金以使β鈦合金具有第2屈服強度與彈性模量比。接著，將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合層粘接到β鈦合金上以產生β鈦-纖維加強的復合層狀物。第1預定溫度和第1預定時間的選定為β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
在一較佳實施例中，該方法還包括在提供β鈦合金步驟后在其表面貼敷如鉑的貴金屬以產生有敷層β鈦合金的步驟。在另一較佳實施例中，該方法還包括在提供步驟之后，研磨β鈦合金的表面以增加表面積的步驟。在又一較佳實施例中，該方法還包括在加熱步驟后，用底料涂敷表面的步驟。按照本發明的另一方面，提供了一種按照上述方法制成的β鈦-纖維加強的復合層狀物。
按照本發明的又一方面，提供了一種β鈦-纖維加強的復合層狀物，包括第1層有表面的β鈦合金和第1層纖維加強復合物，其中，第1層β鈦合金所具有的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。β鈦合金的表面可貼敷一種如鉑的貴金屬。β鈦-纖維加強的復合層狀物也可包括多層β鈦合金，以及夾在它們之間的至少一層纖維加強復合物，其中，每一層β鈦合金具有的屈服強度與彈性模量比同至少一層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
本發明的再一方面提供了一種制造制品的方法，包括如下步驟首先，按照本發明的方法制備β鈦-纖維加強的復合層狀物。接著將β鈦-纖維加強的復合層狀物結合進制品中。這些制品的例子包括機動車、高爾夫球棍、壘球棒、雪橇、沖浪板、滑雪板、和容器。
本發明的又一方面提供了一種制備金屬-纖維加強復合層狀物的方法，包括如下步驟首先，提供一種帶有表面區域的金屬，它具有第1屈服強度與彈性模量比。然后，在第1預定溫度下以第1預定時間加熱該金屬以使該金屬具有第2屈服強度與彈性模量比。接著，將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到該金屬上以產生一種金屬-纖維加強復合層狀物。第1預定溫度和第1預定時間是在金屬的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同情況下選定；該金屬的第2屈服強度與彈性模量比約大于1％。
本發明的這些特點、特性和優點將在下面參照附圖(沒有按比例畫出)的說明和所附的權利要求書中更加顯而易見。
附圖簡介
圖1是本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物剖面的側視圖，圖2是本發明另一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物剖面的側視圖，圖3是本發明又一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物剖面的側視圖，圖4是本發明再一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物剖面的側視圖，圖5是本發明方法一例的流程圖，圖6是將本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物粘接到其邊緣區域的帽形支撐板剖面的側視圖。
圖7是本發明另一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物剖面的側視圖。
實施例正如上述，本發明連同其他實施例一道包括一種β鈦-纖維加強的復合層狀物，一種制造β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法和由β鈦-纖維加強的復合層狀物組成的結構。本領域的普通技術人員在參照說明后將了解到除了其他的優點外，本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物和按照本發明所制成的層制品具有高強度重量比，杰出的耐損性，會有較高的抗疲勞性和耐腐蝕性和具有杰出的減震特性。
本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物包括至少第一層有的β鈦合金表面。β鈦合金層至少是一種選自由TIMETAL15-3(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)構成的組中的β鈦合金，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到可以使用其他的β鈦合金。在一較佳實施例中，β鈦合金是TIMETAL15-3(Ti15V-3Cr-3Al-3Sn)(購自鈦金屬有限公司，Toronto，OH)。
本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物進一步包括至少一層纖維加強復合物。纖維加強復合物可以是至少一種選自由石墨加強的環氧樹脂(如購自Hercules Advanced Materials和Systems Company，Magan，UT的HERCULESIM7/8551-7)和S2-玻璃加強的環氧樹脂(如3M SP 381，購自3M Aerospace Materials Department，St.Paul，MN)構成的組中的纖維加強復合物，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到可以使用其他的纖維加強復合物。在一較佳實施例中，纖維加強復合物是石墨加強的環氧樹脂，Fiberite IM7/977-3(環氧樹脂預浸處理帶)(購自Fiberite，Orange，CA)。
β鈦合金層粘接到纖維加強的復合層上，從而產生層狀結構。按照本發明，層狀物的β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比同纖維加強的復合層的屈服強度與彈性模量比相似。β鈦合金的屈服強度與彈性模量比與纖維加強的復合層的強度與彈性模量比的基本相適配產生一種適用于寬范圍使用的輕質、高強度和耐破損材料。
在此使用的“大致相同”指約在40％(百分之四十)的范圍內。在本發明的最佳實施例中，β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比約在纖維加強的復合層的強度與彈性模量比的33％(百分之三十三)范圍內。在一特定的較佳實施例中，β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比約在纖維加強的復合層的強度與彈性模量比的10％(百分之十)范圍內。在一較佳實施例中，纖維加強的復合層的設計極限中的極限負載小于最大的設計負載，這樣，得到可使用的、約1.2％的強度與彈性模量比，它與β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比非常接近。
現參照圖1，其中示出了本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物10剖面的側視圖，β鈦-纖維加強的復合層狀物10包括一層纖維加強的復合物12，它直接粘接到β鈦合金層16的表面14上。
參照圖2，示出了本發明另一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物20剖面的側視圖。與圖1所示的實施例相似，該較佳實施例包括一層粘接到β鈦合金層16的表面14上的貴金屬18，從而在β鈦合金層16的表面14與纖維加強的復合層12之間產生一層貴金屬18。適用的貴金屬包括至少選自一組由金、銀和鈀組成的一種金屬，對于本技術領域的普通技術人員在參照本說明書后應當理解到其他貴金屬也是適用的。在一特定的實施例中，貴金屬是鉑(購自Metal Surfaces，Bell Gardens，CA)。
參照圖3，示出了本發明又一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物30剖面的側視圖。在該較佳實施例中，β鈦-纖維加強的復合層狀物30包括多層β鈦合金層16，以及夾在它們之間的至少一層纖維加強的復合層12。圖3所示的實施例包括夾在三層β鈦合金之間的兩層纖維加強的復合層。每一層β鈦合金16的屈服強度與彈性模量比同至少一層纖維加強的復合層12的強度與彈性模量比大致相同。
β鈦合金16可以是至少一種選自由TIMETAL15-3(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)構成的組中的β鈦合金，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到可以使用其他的β鈦合金。在一較佳實施例中，β鈦合金是TIMETAL15-3(Ti15V-3Cr-3Al-3Sn)(來自鈦金屬有限公司，Toronto，OH)。多層β鈦合金16可以由同樣的β鈦合金構成，也可以由不同的β鈦合金構成。例如，多層β鈦合金的一層可以由BETA21s構成，同時，多個β鈦合金層的另一層由TIMETAL15-3構成。
至少纖維加強復合層12的一層是選自由石墨加強的環氧樹脂(如購自Hercules Advanced Materials和Systems Company，Magan，UT的HERCULESIM7/8551-7)和S2-玻璃加強的環氧樹脂(如3M SP 381，購自3M Aerospace Materials Department，St.Paul，MN)構成的組中的至少一種纖維加強復合物，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到可以使用其他的纖維加強復合物。在一較佳實施例中，纖維加強復合物是石墨加強的環氧樹脂，Fiberite IM7/977-3(環氧樹脂預浸處理帶)(購自Fiberite，Orange，CA)。
當存在多于一層的纖維加強復合層時，多個纖維加強復合層12可以由相同的纖維加強復合物構成，也可由不同的纖維加強復合物構成。例如，多層纖維加強復合物的一層可由石墨加強的環氧樹脂構成，同時多個纖維加強復合層的另一層可由S2-玻璃加強環氧樹脂構成。
參照圖4，示出了按照本發明又一實施例的β鈦-纖維加強的復合層狀物40剖面的側視圖。與圖3所示實施例相類似，在該較佳實施例中，包括粘接到每層β鈦合金16的每個表面14上的貴金屬18層，從而在每個β鈦合金層16的每個表面14與每個纖維加強復合層12之間形成貴金屬層18。適用的貴金屬包括至少選自由金、銀和鈀構成的組中的一種金屬，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到可以使用其他的貴金屬。在一特定的較佳實施例中，貴金屬是鉑(購自Metal Surfaces，BellGardens，CA)。
按照本發明的另一方面，提供了一種制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法。圖5示出了本發明方法一例的流程圖。
方法100包括第1步驟110為提供一種具有表面區域和具有第1屈服強度與彈性模量比的β鈦合金。接著，該方法的步驟120為在第1預定溫度下加熱β鈦合金一第1預定時間以產生具有第2屈服強度與彈性模量比的β鈦合金。然后，該方法的步驟130為將纖維加強復合物粘接到β鈦合金以產生β鈦-纖維加強的復合層狀物。纖維加強復合物具有強度與彈性模量比。在使β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同的條件下，選定第1預定溫度和第1預定時間。
適用的第1預定溫度和適用的第1預定時間，可以由本技術領域的普通技術人員在了解了說明書內容后決定并且可以隨著所希望的第2屈服強度與彈性模量比加以變化。在一較佳實施例中，第1預定溫度約在450℃-700℃之間，第1預定時間約在8小時-16小時之間。在一特定的最佳實施例中，第1預定溫度約為510℃，而第1預定時間約為8小時。
在另一較佳實施例中，制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法還包括在提供步驟后研磨β鈦合金表面的步驟112，從而增大了表面區域，使表面與貴金屬敷層之間或者是表面與粘接劑涂層之間的粘接加強。
在另一較佳實施例中，制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法還包括在提供步驟之后，在β鈦合金的表面貼敷一種貴金屬以產生一貼敷的β鈦合金的步驟114。貴金屬可以選自由金、銀和鈀構成的組中，但是，對于本領域的普通技術人員，在參照本說明書后將理解到使用其他的貴金屬也是適用的。在一較佳實施例中，貴金屬為鉑。
此外，在另一較佳實施例中，該方法還包括在加熱β鈦合金后在表面施加底層涂料的步驟122。底層涂料可以選自任何適用的底層涂料，如低固體、高溶解環氧樹脂膠，對于本領域普通技術人員在了解了說明書內容后將很容易選定。在一較佳實施例中，底層涂料為EC 3917(購自3MAerospace Materials Department，St.Paul，MN)。
在一較佳實施例中，粘接步驟130包括將粘接劑施加到β鈦合金表面以將纖維加強復合層粘接到β鈦合金層上。適用的粘接劑可以根據纖維加強復合物的屬性加以決定。適用粘接劑的一個例子為AF 191(購自3MAerospace Materials Department，St.Paul，MN)。
粘接步驟130還可以包括在第2預定時間內以第2預定溫度加熱β鈦合金和纖維加強復合物以固化層狀物。適用的第2預定溫度和適用的第2預定時間可以由本領域普通技術人員在了解說明書內容后作出決定。在一較佳實施例中，第2預定溫度約在150℃-200℃之間，而第2預定時間約在45分鐘-90分鐘之間。在一特定的實施例中，第2預定溫度約為180℃，而第2預定時間約為70分鐘。
作為固化過程的一部分也可以施加壓力，以有助于β鈦合金層和纖維加強復合層之間的粘接。適用壓力可以由本領域普通技術人員在了解說明書內容后加以決定。在一較佳實施例中，壓力約在30-100psi。
本發明方法中適用的β鈦合金和適用的纖維加強復合物包括在此公開的用于本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物的材料。
按照本發明的另一實施例，提供了一種制造制品或其部件的方法。該方法包括按照所公開的方法制備β鈦-纖維加強的復合層狀物和將β鈦-纖維加強的復合層狀物結合到制品或部件中。適于由該方法制備的制品或部件所包括的制品需要輕質、高強度的材料。制品或其部件的例子包括機動車或非機動車(如汽車、飛機、火車、自行車、摩托車和宇宙飛船)部件，例如，工字梁、槽鋼、支撐桿帽形支撐板、板、蜂窩夾層板表面和各種管子。其它適用的制品包括高爾夫球棍(包括柄和頭部)管狀結構如壘球棒、雪橇、沖浪板和滑雪板、以及船運容器。
本發明進一步包括制品或其部件，這些制品或其部件由按照本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物或按照本發明的方法制備的β鈦-纖維加強的復合層狀物構成。制品或其部件由β鈦-纖維加強的復合層狀物構成，該β鈦-纖維加強的復合層狀物有帶表面的第1β鈦合金層和第1纖維加強復合層，其中，第1β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比同第1纖維加強復合層的強度與彈性模量比大致相同。制品或其部件還進一步包括第2β鈦合金層，使第1纖維加強復合層位于第1β鈦合金層和第2β鈦合金層之間。第2β鈦合金層的屈服強度與彈性模量比同第1纖維加強復合層的強度與彈性模量比大致相同。第1β鈦合金層的表面可貼敷一種貴金屬，其中，貴金屬位于β鈦合金的表面與第1纖維加強復合層之間。在一較佳實施例中，貴金屬為鉑。
圖6是帽形支撐板70剖面的側視圖，這種帽形支撐板可見之于航空器上，是將本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物72粘接到凸緣區域74上的。
按照本發明另一方面，提供了一種制備金屬-纖維加強的復合層的方法。該方法包括首先提供一種有表面區域的金屬，該金屬具有第1屈服強度與彈性模量比。接著，以一預定的溫度將金屬在第1預定時間中加熱，以使金屬具有第2屈服強度與彈性模量比。然后，將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到金屬上以產生一種金屬-纖維加強復合層。第1預定溫度和第1預定時間預先選擇，使金屬的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。金屬的第2屈服強度與彈性模量比約大于1.2％。在一較佳實施例中，金屬的第2屈服強度與彈性模量比約大于1.0％。
例1制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法和由此方法制成的β鈦-纖維加強的復合層狀物本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物是通過如下制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法制成。首先，提供一種為0.020英寸直徑的、TIMETAL15-3(Ti 15V-3Cr-3Al-3Sn)(購自鈦金屬有限公司，Toronto，OH)的β鈦合金帶材卷。這些β鈦合金片所具有的第1屈服強度與彈性模量比約為1.1％。接著，按照本技術領域所公知的常識，將帶材軋成0.010英寸規格并切割成大致為24英寸×24英寸的單片。
至少在每個β鈦合金片的一個表面進行噴砂以增大表面面積，這一點并不是必須的，但這是本技術領域的普通技術人員所公知的。接著，通過本技術領域的普通技術人員所公知的無電加工技術，將一層鉑貼敷到片材噴砂后的表面上，以產生貼敷鉑的β鈦合金片。
然后，在真空室內，以510℃的預定溫度，8小時的預定時間，對敷鉑的β鈦合金加熱使之時效硬化。加熱導致敷鉑的β鈦合金片硬化并具有第2屈服強度與彈性模量比為1.2％。除了改變屈服強度與彈性模量比，加熱還可以從片材表面除去鈦氧化物，從而增進鉑粘附于表面的能力。
雖不是必須的，該硬化的、敷鉑的β鈦合金片也可以通過噴EC 3917(購自3M Aerospace Materials Department，St.Paul，MN)涂上底料。涂有底料的、硬化的、敷鉑的β鈦合金片允許空氣中干燥約1小時，然后在約120℃的預定溫度下固化約1小時的預定時間。
然后，將纖維加強復合層附加到涂有底料的、硬化的、敷鉑的β鈦合金片上，以產生本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物。每一層纖維加強復合物均包含每層厚度約為0.0052英寸的6片IM7/977-3(環氧樹脂預浸處理帶)(購自Fiberite，Orange，CA)，每層纖維加強復合物的總體厚度約為0.031英寸。所有的IM7/977-3沿著長度或沿著打算承受大部分負載的方向施加。盡管并不是必須的，但可利用AF191(購自3M Aerospace MaterialsDepartment，St.Paul)膠將IM7/977-3固定到鈦片上。然后，用平壓機在壓力為100psi和溫度為180℃情況下，塑化層狀物1小時，并且保持100psi的壓力冷卻到室溫。包括兩層β鈦合金，三層纖維加強復合物和粘接劑的β鈦-纖維加強的復合層狀物的總厚度約為0.10英寸。
參見圖7，示出了按照本實施例制成的β鈦-纖維加強的復合層狀物50剖面的側視圖。正如圖示，層狀物50包括三層β鈦合金52，每一層上均具有敷鉑層54。夾在三層β鈦合金52之間的是兩層碳纖維預浸處理帶(IM7/977-3)56，每層帶56均包括6片碳纖維預浸處理帶。如圖所示，在β鈦合金層52上的每個敷鉑層54與IM7/977-3之間有一層EC 3917底料58和一層AF191粘接劑60。
雖然本發明參照特定的較佳實施例進行了詳細說明，但可以有其它實施例。例如，可利用本發明的β鈦-纖維加強的復合層狀物構成夾層板，該板包括在如蜂窩狀(購自Advanced Honeycomb，San Marcos，CA)隔離結構的任一側上的本發明β鈦-纖維加強的復合層狀物。因此，所附上的權利要求書的精神和范圍并不限于較佳實施例的描述。
權利要求
1.一種制備β鈦-纖維加強的復合層狀物的方法，包括步驟為(a)提供一種帶有表面區域的β鈦合金，它具有第1屈服強度與彈性模量比；(b)在第1時間中第1溫度下加熱β鈦合金以使β鈦合金具有第2屈服強度與彈性模量比；以及(c)將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到β鈦合金上以產生β鈦-纖維加強的復合層狀物；其特征在于，第1溫度和第1時間的選定應使β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在提供步驟(a)后還包括在β鈦合金的表面貼敷貴金屬以產生一敷β鈦合金的步驟。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，貴金屬是鉑。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在提供步驟(a)之后，還包括研磨β鈦合金的表面以增加表面區域的步驟。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在加熱步驟(b)后，還包括用底料涂敷表面的步驟。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，底料是低固體、高溶解環氧樹脂膠。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，粘接步驟(c)包括將粘接劑涂敷到β鈦合金的表面。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，在粘接步驟中的粘接劑是AF 191。
9.按照權利要求21所述的方法，其特征在于，粘接步驟(c)包括在第2溫度下以第2時間加熱β鈦合金和纖維加強復合物。
10.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中所提供的β鈦合金選自由(Ti 15V-3Cr-3Al-3Sn)，(Ti 15Mo-3Al-3Nb)，(Ti3Al-8V-6Cr-4M)和(Ti 13V-11Cr-3Al)構成的組。
11.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)的纖維加強復合物選自由石墨加強的環氧樹脂和S2-玻璃加強的環氧樹脂構成的組中。
12.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)的第1溫度約為510℃，而步驟(b)的第1時間約為8小時。
13.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)所產生的β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比約在步驟(c)的纖維加強復合物的強度與彈性模量比的40％內。
14.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)所產生的β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比約在步驟(c)的纖維加強復合物的強度與彈性模量比的10％內。
15.一種由包括下述步驟的方法制成的β鈦-纖維加強的復合層狀物，該方法包括如下步驟(a)提供一種帶有表面區域的β鈦合金，它具有第1屈服強度與彈性模量比；(b)在第1預定溫度下以第1預定時間加熱β鈦合金，從而產生具有第1屈服強度與彈性模量比的β鈦合金；以及(c)將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到β鈦合金上以產生β鈦-纖維加強的復合層狀物；其特征在于，如此選定第1預定溫度和第1預定時間，即使β鈦合金的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
16.一種β鈦-纖維加強的復合層狀物，包括第1層有表面的β鈦合金和第1層纖維加強復合物，其特征在于，第1層β鈦合金的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
17.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，纖維加強復合物貼靠著β鈦合金的表面。
18.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，β鈦合金的表面涂敷有一種貴金屬。
19.按照權利要求18所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，纖維加強復合物貼靠著貼敷有貴金屬的表面。
20.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，β鈦合金的表面貼敷有鉑。
21.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，還包括第2層帶有表面積的β鈦合金，其中，第1層纖維加強復合物位于第1層β鈦合金的表面與第2層β鈦合金的表面之間，第2層β鈦合金的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
22.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，β鈦合金選自由(Ti 15V-3Cr-3Al-3Sn)，(Ti 15Mo-3Al-3Nb)，(Ti3Al-8V-6Cr-4M)和(Ti 13V-11Cr-3Al)構成的組。
23.按照權利要求16所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，纖維加強復合物選自由石墨加強的環氧樹脂和S2-玻璃加強的環氧樹脂構成的組。
24.一種β鈦-纖維加強的復合層狀物，包括多層β鈦合金和夾在這些β鈦合金之間的至少一層纖維加強復合物，其特征在于，每一層β鈦合金屈服強度與彈性模量比同至少一層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
25.按照權利要求24所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，在每一層β鈦合金和每一層纖維加強復合物之間夾有一層貴金屬。
26.按照權利要求24所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，在每一層β鈦合金和每一層纖維加強復合物之間夾有一層鉑。
27.按照權利要求24所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，β鈦合金選自由(Ti 15V-3Cr-3Al-3Sn)，(Ti 15Mo-3Al-3Nb)，(Ti3Al-8V-6Cr-4Mo)和(Ti 13V-11Cr-3Al)構成的組。
28.按照權利要求24所述的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，纖維加強復合物層選自由石墨加強的環氧樹脂和S2-玻璃加強的環氧樹脂構成的組。
29.一種制造制品的方法，包括如下步驟(i)按照權利要求1的方法制備β鈦-纖維加強的復合層狀物；以及(ii)將β鈦-纖維加強的復合層狀物結合到制品中。
30.按照權利要求29的制造制品的方法，其特征在于，步驟(ii)中的制品是機動車、高爾夫球棍、壘球棒、雪橇、沖浪板、滑雪板、和容器構成的組中的制品。
31.按照權利要求29的制造制品的方法，其特征在于，步驟(ii)中的制品是機動車部件。
32.一種制品或其部件，包括具有帶有表面積的第1層β鈦合金和第1層纖維加強復合物的β鈦-纖維加強的復合層狀物，其特征在于，第1層β鈦合金的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
33.按照權利要求32的制品或其部件，進一步包括第2層β鈦合金，其中，第1層纖維加強復合物位于第1層β鈦合金和第2層β鈦合金之間，其特征在于，第2層β鈦合金所具有的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同。
34.按照權利要求32的制品或其部件，其特征在于，第1層β鈦合金的表面貼敷一種貴金屬，使貴金屬位于β鈦合金的表面與第1層纖維加強復合物之間。
35.按照權利要求32的制品或其部件，其特征在于，第1層β鈦合金的表面貼敷一層鉑，其中，鉑位于β鈦合金的表面與第1層纖維加強復合物之間。
36.按照權利要求32的制品或其部件，其特征在于，纖維加強復合物貼靠著β鈦合金的表面。
37.一種制備金屬-纖維加強復合層狀物的方法，包括如下步驟(a)提供一種帶有表面區的金屬，其具有第1屈服強度與彈性模量比；(b)在第1溫度下以第1時間加熱該金屬以使該金屬具有第2屈服強度與彈性模量比；以及(c)將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到該金屬上以產生一種金屬-纖維加強復合層狀物；其特征在于，選定第1溫度和第1時間以使金屬的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同；該金屬的第2屈服強度與彈性模量比約大于1.2％。
38.一種金屬-纖維加強復合層狀物，按照包括如下步驟的方法制成，該方法步驟為(a)提供一種帶表面區的金屬，它具有第1屈服強度與彈性模量比；(b)在第1預定溫度下以第1預定時間加熱該金屬，以使該金屬具有第2屈服強度與彈性模量比；以及(c)將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物粘接到該金屬上以產生一種金屬-纖維加強復合層狀物；其特征在于，選定第1預定溫度和第1預定時間以使金屬的第2屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物的強度與彈性模量比大致相同；以及該金屬的第2屈服強度與彈性模量比約大于1.2％。
全文摘要
一種β鈦—纖維加強的復合層狀物(10)包括至少一層β鈦合金(16)和至少一層纖維加強復合物(12),其中,β鈦合金(16)層的屈服強度與彈性模量比同第1層纖維加強復合物(12)的強度與彈性模量比大致相同。一種制備β鈦－纖維加強的復合層狀物(10)的方法包括如下步驟:首先,提供一種具有第1屈服強度與彈性模量比的β鈦合金;然后,在第1溫度下以第1時間加熱該β鈦合金以產生具有第2屈服強度與彈性模量比的β鈦合金;之后,將具有強度與彈性模量比的纖維加強復合物(12)粘接到β鈦合金(16)上以產生β鈦－纖維加強的復合層狀物(10);其中,第1溫度和第1時間是在β鈦合金(16)的第1屈服強度與彈性模量比同纖維加強復合物(12)的強度與彈性模量比大致相同情況下選定的。
文檔編號B21D39/00GK1207062SQ96199569
公開日1999年2月3日 申請日期1996年11月22日 優先權日1996年11月22日
發明者威廉姆·R·金登 申請人:蒂康普公司