一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110560694A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910841517.6(22)申请日2019.09.06(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人梁加淼李晨光谢跃煌王俊(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人郑立(51)Int.Cl.B22F7/04(2006.01)B22F3/105(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，涉及复合材料制备技术领域，所述方法包括以下步骤：将纤维布材料和金属材料冲成圆片并层叠相间放入烧结模具中；设置烧结参数后将所述烧结模具放入放电等离子烧结炉炉腔中；启动放电等离子烧结程序烧结材料。本发明基于放电等离子烧结原理，通过控制烧结参数，使金属熔化并加压充分浸渍到纤维层中，在不破坏纤维结构的同时，形成良好的界面结合，避免高温及长时间加压/温导致的液固界面反应，有效防止纤维结构损伤及性能下降。本发明提供的方法可以针对不同复合材料体系的烧结参数进行精准、高效的控制，保证复合材料良好的致密度和界面结合，获得性能优异的纤维增强金属基复合材料。CN110560694ACN110560694A权利要求书1/1页1.一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将纤维布材料和金属材料分别用冲头冲成相同直径的圆片，并以层叠相间的方式放入内径与所述圆片的直径尺寸一致的烧结模具中；步骤二、根据所述纤维布材料和所述金属材料的种类设置放电等离子烧结程序的烧结参数，所述烧结参数包括升温速率、烧结温度、烧结压力和保温保压时间；步骤三、将步骤一中放置好所述圆片的所述烧结模具放入放电等离子烧结炉炉腔中后，启动所述放电等离子烧结程序，使真空泵工作并抽至真空；步骤四、按照设定的所述烧结参数完成放电等离子烧结过程；步骤五、所述烧结过程完成后，随炉冷却，取出烧结好的材料。2.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维布材料包括单向碳纤维、双向碳纤维、单向碳化硅纤维和双向碳化硅纤维。3.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属材料包括纯金属及合金。4.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属材料的状态包括金属箔和金属粉末，其中，当所述金属材料为所述金属粉末的状态时，所述步骤一中的所述层叠相间的方式具体为在每层所述纤维布材料冲成的所述圆片之间铺上厚度均匀的所述金属粉末。5.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的所述圆片在放入模具中时，还需要顶部和底部两端均为放置所述金属材料冲成的所述圆片，且所述纤维布材料冲成的所述圆片的纤维方向在放置时保持一致。6.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结模具的内经规格范围为10～170mm。7.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结模具的材质种类包括石墨模具、热作模具钢和硬质合金模具。8.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结参数的设置范围为：所述升温速率为50～200℃/min，所述烧结温度为200～2000℃，所述烧结压力为1～50MPa，所述保温保压时间为1～30min。9.如权利要求1所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的所述真空还可选择惰性气体氛围代替。10.一种使用如权利要求1～9任一项所述的一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法制备的连续纤维增强金属基复合材料。2CN110560694A说明书1/5页一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法。背景技术[0002]碳纤维、碳化硅纤维等具有高强度，高弹性模量以及出色的耐高温抗氧化等性能。由于其良好的综合性能，所以被广泛应用于增强聚合物，金属基和陶瓷基复合材料。以碳化硅纤维增强金属基复合材料为例，各种规格碳化硅纤维拉伸强度在3GPa以上，杨氏模量则在300GPa以上，远远超过任何材质的金属材料的强度和模量。根据复合材料增强的混合规则，在金属基体中加入一定比例的碳化硅纤维，在提高复合材料强度和模量的同时，还能减轻材料的重量，因此纤维增强金属基复合材料是制备轻质高强金属基复合材料的重要方法。纤维通常分为短