[發明專利]一種Al2O3短纖維增強復合材料預制件的制備方法

有效

• 申請號: 200910099094.1
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101575687A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 高明燈;侯林沖;彭銀江;沈建明;朱秀榮;費良軍;王榮;徐永東
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五二研究所
• 主分類號: C22C47/06
• 分類號: C22C47/06;C22C47/12
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種擠壓鑄造成型法制備復合材料技術領域，尤其涉及Al₂O₃短纖維增強復合材料預制件的制備方法和工藝。

背景技術

擠壓鑄造成型法是將處于液態或半固態的熔體在壓力作用下充滿鑄型，凝固和結晶的鑄造工藝方法。其特點是在零件成形和凝固過程中，鑄形加壓部分或沖頭處于可移動狀態，使零件在壓力下結晶并產生一定的變形，獲得細小致密的組織和較高的力學性能。

采用擠壓鑄造成型制備Al₂O₃短纖維增強復合材料時，首先將增強纖維預制成一定形狀的纖維預制件，將制作好的纖維預制件預置在成型模具型腔中，再通過模具沖頭直接將基體合金熔液加壓滲入預制件的空隙形成復合材料。

從國內采購的Al₂O₃短纖維是棉絮的，纖維長短不一，而且渣球較多，不能直接用于制備復合材料預制件。因此，制作預制件之前必須進行纖維的預處理，即將長度不一、雜亂排列的Al₂O₃短纖維粉碎到所需要的長度，國內通常采用機械壓碎法，將短纖維裝在模具中加壓，由于纖維較脆，在壓力下被粉碎。這種方法雖然簡單，但是由于裝模時候不能使雜亂的短纖維均勻分布，實際操作中堆積密度較高的部分在壓力下破損得很厲害，而堆積密度較低部分受壓力小，纖維破碎就不完善，導致粉碎后纖維長短相差大，難以控制，且粉碎時纖維飛揚，工作條件十分惡劣。

Al₂O₃短纖維預制件成型質量的好壞是影響復合材料性能的關鍵因素之一。國內、外有些單位通常預制件的方法是將壓碎預處理后的纖維放入水中攪拌，加入一定量的粘結劑，混合均勻后，澆入預制件模具中，將水慢慢滲出，等到有一定強度時取出風干，然后再烘烤、加工。這樣制成的預制件松緊率難以控制，而且制造周期很長，形狀不規則，加工量大，制造成本高，并且難以滿足批量生產條件下的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術所存在的Al₂O₃短纖維預制件制造周期長，形狀不規則，加工量大，制造成本高，并且難以滿足批量生產的缺點，提供一種制造周期短，形狀規則，少加工或無加工，制造成本低，并且滿足批量生產要求的Al₂O₃短纖維增強復合材料預制件的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種Al₂O₃短纖維增強復合材料預制件的制備方法，其特征在于步驟為：

(1)Al₂O₃短纖維的預處理：將Al₂O₃短纖維放入機械液體粉碎裝置中，加入水，進行攪拌粉碎和清洗，然后排水，再加入水進行攪拌粉碎和清洗，重復多次，最后撈出；

(2)Al₂O₃短纖維的烘干處理：將預處理后的Al₂O₃短纖維放入烘箱中烘烤，溫度150～200攝氏度，時間15～20小時；

(3)AlXO₃短纖維預制件制作：將Al₂O₃短纖維和粘結劑以質量比1∶4～5比例，攪拌均勻，倒入到預制件的模具型腔中，合模加壓，抽真空方式抽去部分水和粘結劑，合模加壓壓強20Mpa～30Mpa，保壓時間15～30秒，真空度1×10^-2Pa以上，開模取件；

(4)Al₂O₃短纖維預制件烘干處理：烘干溫度150～200攝氏度，烘干時間15～20小時；

(5)Al₂O₃短纖維預制件打磨處理：經過機械打磨，獲得Al₂O₃短纖維增強復合材料預制件。

所述的預處理步驟中Al₂O₃短纖維和水質量比為1∶9～11。

所述的預處理步驟中重復多次采用2～3次。

所述的預處理步驟中攪拌速度采用80r/min～100r/min，攪拌時間20min～40min，攪拌后需要靜置10～15min。

所述的粘結劑采用硅溶膠。