一种连续碳纤维增强铝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CN110343977A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910661959.2(22)申请日2019.07.22(71)申请人陕西理工大学地址723001陕西省汉中市汉台区东一环路1号(72)发明人郭莹刘艺(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人王蕊转(51)Int.Cl.C22C47/04(2006.01)C22C47/14(2006.01)C22C49/06(2006.01)C22C101/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，对裸碳纤维依次进行前处理和施镀后，再进行毛坯的制备，取适量毛坯置于挤压模具内，采用压缩机将其挤压成型，得到预制块；将预制块置于等离子烧结炉内，烧结后得到连续碳纤维增强铝基复合材料。本发明一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备工艺简单，且碳纤维在基体中分散均匀，材料性能各向同性；并且在提高各种物理性能的同时，显著地提高其力学性能。CN110343977ACN110343977A权利要求书1/1页1.一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，前处理将适量裸碳纤维置于马弗炉内进行高温灼烧处理，得到去胶碳纤维，将所述去胶碳纤维置于质量分数为20％的HNO3溶液内搅拌均匀，取出再置于质量分数为10％的NaOH溶液内搅拌均匀，再对其进行敏化和活化处理后，置于恒温水浴，得到待镀碳纤维溶液；步骤2，施镀在所述待镀碳纤维溶液内依次加入硫酸铜、酒石酸钾钠和甲醛，搅拌均匀，再采用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调节其pH为11.75～12.50，得到镀铜碳纤维；步骤3，毛坯的制备取适量镀铜碳纤维和铝粉进行湿混，加入粘结剂并混合均匀，得到毛坯；步骤4，取适量所述毛坯置于挤压模具内，采用压缩机将其挤压成型，得到预制块；步骤5，将所述预制块置于等离子烧结炉内，烧结后得到连续碳纤维增强铝基复合材料。2.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述高温灼烧处理的温度为430～470℃，时间为60min。3.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述HNO3与NaOH的体积比为1:2。4.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述硫酸铜：甲醛：酒石酸钾钠的质量比为10～15:2.34～7.02:40～60。5.如权利要求4所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述施镀的温度为55～65℃，时间为10min。6.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述碳纤维和铝粉的质量比为0～0.4:99.6～100。7.如权利要求6所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述粘结剂为石蜡、甘油乙醇溶液和石蜡乙醚溶液中的任意一种。8.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述压缩机的压力400～800KN，保压时间为0.5～1min。9.如权利要求1所述的一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述烧结的压力为3.5～5.0T，温度为450～480℃，升温速度为50℃/min，保温时间为10min。2CN110343977A说明书1/6页一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于铝基复合材料制造技术领域，具体涉及一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法。背景技术[0002]铝基复合材料的增强相主要有颗粒、晶须(或短纤维)与连续纤维。颗粒、晶须和短碳纤维作为首选的增强体，具有易于分散的优势，但其偏聚和尖锐化容易造成应力集中等问题，大大影响了复合材料性能；连续纤维兼具高刚度、强度和韧性等特性，被广泛应用于连续纤维增强金属基复合材料领域。连续Cf/Al复合材料主要由铝基体、增强纤维和Cf/Al界面组成，其中连续纤维增强体主要承受载荷，铝基体则起到固结、保护纤维，部分承担、传递载荷和裂纹扩展的作用。连续Cf/Al复合材料性能远远高于传统的铝合金材料，故被应用于各个领域。[0003]但是，现有的制备连续Cf/Al复合材料方法仍然存在很多缺陷，主要集中在生产方式复杂，周期长，成本高等方面。现有的研究主要在界面问题和分散方法上展开，没有一套完整的生产体系。现有的连续Cf/Al复合材料的成型方法主要分为压力浸渗和超声振动液体浸渗法，但上述方法局限于层状、