鈦基復(fù)合材料以其高的比強(qiáng)度、比剛度和抗高溫特性而成為超高音速宇航飛行器和下一代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的候選材料。鈦基復(fù)合材料分為兩大類(lèi)：非連續(xù)穎粒增強(qiáng)和連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。

在鈦基復(fù)合材料目前常采用的三種增強(qiáng)體類(lèi)型中，連續(xù)粗纖維增強(qiáng)方式在力學(xué)性能方面顯示出特有的優(yōu)越性，與顆粒、晶須或短纖維增強(qiáng)相比，它同時(shí)兼有高的剛性、高的強(qiáng)度和高的韌性。纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量要比一般鈦合金分別提高約50%和10%，可應(yīng)用于更高溫度，因此在航空航天工業(yè)中具有明確的應(yīng)用前景。

纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料中的增強(qiáng)組元纖維是承受外界載荷的主體。在給定纖維含量的情況下，粗纖維可以增加其間的距離，從而有利于降低纖維在高溫復(fù)合固結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生徑向裂紋傾向，并充分發(fā)揮基體的韌性作用。

早期使用單絲纖維SiC，由于SiC與鈦基體反應(yīng)生成脆性相，故所得材料性能較差。SiC纖維通過(guò)近二十年的研究和發(fā)展，目前已大大改進(jìn)并已獲得了商品化應(yīng)用。一種為美國(guó)特殊材料公司生產(chǎn)的SCS-6纖維，中間為33微米的碳芯，該纖維的直徑為140微米的單絲，表面有高溫碳層以保護(hù)SiC不開(kāi)裂以及減輕同鈦基體之間的反應(yīng)；另一種為英國(guó)的QinetiQ公司生產(chǎn)的SM1140纖維，中間為13微米的鉛芯，其中SM1140纖維的直徑為108微米，表面涂覆4微米厚的耐高溫碳層，阻礙SiC和基體鈦合金之間的反應(yīng)。這兩種纖維從室溫到550°C的拉伸強(qiáng)度均可達(dá)到4500MPa以上。

纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料目前比較成熟的制備方法為涂層法，包括PVD法和CVD法。

所謂PVD法，是一種物理氣相沉積方法。先在單根纖維的表面通過(guò)濺射涂覆基體鈦合金，然后將涂覆好的單根纖維集束在一起，固結(jié)成形。這種方法可提供纖維在基體中均勻分布的復(fù)合材料。該方法的一大優(yōu)點(diǎn)是可以在纖維上涂覆任何鈦基合金，如常規(guī)鈦合金和鈦金屬間化合物，并且可以對(duì)所涂覆的金屬的化學(xué)成分進(jìn)行精確控制，涂層雜質(zhì)含量低，金屬的利用率較高，涂層和纖維之間結(jié)合力強(qiáng)。法國(guó)ONERA公司將60根140毫米長(zhǎng)的SM1140纖維置于用基體金屬加工的旋轉(zhuǎn)圓柱形容器的靶心，調(diào)整濺射參數(shù)，使沉積的涂層化學(xué)成分和靶材相同，沉積溫度不超過(guò)900°C，限制金屬涂層和纖維的保護(hù)碳層的反應(yīng)，然后將涂覆好基材的纖維進(jìn)行熱等靜壓固結(jié)。另外，也可以用磁控濺射法在SCS-6纖維上沉積涂覆，再進(jìn)行熱等靜壓固結(jié)。

所謂CVD法，是一種化學(xué)氣相沉積方法。法國(guó)的SNECNA發(fā)動(dòng)機(jī)公司將SCS-6纖維以很快的速度通過(guò)鈦合金熔體，在纖維表面形成鈦合金涂層。隨后在950°C、80MPa下進(jìn)行熱等靜壓固結(jié)，然后在純氬氣氛的射頻爐中進(jìn)行950°C的熱穩(wěn)定化處理，制成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。美國(guó)的FMW復(fù)合材料公司從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，利用CVD法開(kāi)展了從纖維的研究到復(fù)合材料的加工方法以及零部件二次加工工藝的改進(jìn)，使制造成本大幅度降低。在10年間由8000美元/磅降低到1000美元/磅。(一員)