一种碳化硅纤维增强铝基复合材料及其制备方法.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CN110396652A(43)申请公布日2019.11.01(21)申请号201910799424.1(22)申请日2019.08.28(71)申请人苏州宏久航空防热材料科技有限公司地址215400江苏省苏州市太仓市城厢镇人民南路162号(72)发明人陈照峰廖家豪(51)Int.Cl.C22C47/06(2006.01)C22C47/04(2006.01)C22C47/12(2006.01)C22C49/06(2006.01)C22C49/14(2006.01)C22C101/14(2006.01)C22C121/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种碳化硅纤维增强铝基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳化硅纤维增强铝基复合材料，由碳化硅纤维、金属界面层、增强颗粒和铝合金组成。制备方法：（1）将碳化硅纤维预制体放入高温热处理炉中除胶处理；（2）将除胶处理好的碳化硅纤维预制体用蒸馏水超声清洗并烘干；（3）采用化学镀法烘干好的碳化硅纤维预制体内制备一层金属界面层；（5）将增强颗粒均匀添加到铝合金熔液中，并将铝合金熔液浸渗到制备好界面层的预制体中，得到碳化硅纤维增强铝基复合材料。本发明解决了碳化硅纤维和铝合金的界面相容性问题，明显提高了铝合金对碳化硅纤维的润湿性，充分发挥了碳化硅纤维增韧补强的作用。本发明制备的复合材料性能优异，是航空航天领域重要的候选先进复合材料。CN110396652ACN110396652A权利要求书1/1页31.一种碳化硅纤维增强铝基复合材料，体积密度为2.3~2.7g/cm，由碳化硅纤维、金属界面层、增强颗粒和铝合金组成，其特征在于碳化硅纤维预先编织成预制体，金属界面层包裹在碳化硅纤维表面，增强颗粒和铝合金填充在碳化硅纤维预制体中；所述的碳化硅纤维预制体结构为单向纤维毡、纤维布叠层、2.5D、三维编织和针刺碳毡中的一种，纤维体积分数为20~40%；所述的金属界面层为铜和镍中的一种；所述的增强颗粒为SiC、Al2O3、TiC和ZrC中的一种，增强颗粒体积分数为0.5~5%，增强颗粒粒径为0.5~5μm。2.一种碳化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：（1）将碳化硅纤维预制体放入高温热处理炉中除胶处理，处理温度为300~500℃，处理时间为0.5~2h；（2）将步骤（1）中除胶处理好的碳化硅纤维预制体用蒸馏水超声清洗，然后烘干；（3）采用化学镀法在步骤（2）中烘干好的碳化硅纤维预制体内制备一层金属界面层；（4）将铝合金块体放入真空高温炉中熔融处理，处理温度为700~900℃，保温时间1~3h，然后将增强颗粒添加到铝合金熔液中并搅拌均匀；（5）将步骤（3）中制备好金属界面层的碳化硅纤维预制体装入模具中固定好，放入浸渗炉中，将步骤（4）中制备好的铝合金熔液放入浸渗炉中，浸渗炉升温至500~700℃，然后将铝合金熔液真空浇注到模具内，浇注好后炉内气压增加到1.0~3.0MPa，保温保压后随炉冷却脱模得到碳化硅纤维增强铝基复合材料。2CN110396652A说明书1/3页一种碳化硅纤维增强铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种铝基复合材料及其制备方法，特别涉及一种碳化硅纤维增强复合材料及其制备方法。背景技术[0002]铝基复合材料因具有密度低、高比强、高比模、高耐磨性和低热膨胀系数等优异特性，已经广泛地应用到航空航天、汽车、电子封装等领域。但随着科技的发展，尤其是航空航天领域对材料性能的要求日益提高，迫切需要对铝基复合材料进行性能提升。目前，铝基复合材料主要分为颗粒增强铝基复合材料和纤维增强铝基复合材料。颗粒增强铝基复合材料虽然具有较高的强度，但是其断裂韧性较差，使用可靠性不足；纤维增强铝基复合材料，尤其是连续纤维增强铝基复合材料既能保证复合材料的强度，又能提高材料的断裂韧性和抗冲击性能等。而纤维增强铝基复合材料目前主要使用碳纤维，碳纤维由于会和铝反应，导致纤维强度下降，所以必须对碳纤维进行多次界面处理，使材料的制备工艺更加复杂。[0003]碳化硅纤维作为一种典型的高性能陶瓷纤维，其与铝的界面相容性较好，二者不会发生化学反应，而且碳化硅纤维具有良好的耐高温性能和耐氧化性能，将其用于铝基复合材料可以有效提高材料的强度、耐温性能、耐腐蚀性能和断裂韧性等。[0004]授权公告号为CN107513675B的中国发明专利公开了一种碳化硅纤维束增强铝基复合材料的制备方法，采用石英纤维束编织成纤维布，与石墨粉层状压制构成碳化硅纤维布，将铝或铝合金箔与碳化硅纤维布进行层状交替叠加，得到复合压制烧结前的预制体，将预制体进行压制烧结，冷却，得到长丝碳化硅纤维束网状增强铝基复合