[發明專利]一種碳纖維增強鎂基復合板的制備方法

有效

• 申請號: 201210120603.6
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102658703A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 梁偉;池成忠;李線絨;趙興國;劉沈陽;張建軍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B32B37/06
• 分類號: B32B37/06;B32B37/10;B32B37/12;B32B37/16
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種碳纖維增強鎂基復合板的制備方法，屬有色金屬復合材料制備及應用的技術領域。

背景技術

鎂及鎂合金是當今世界應用和發展最快的有色金屬材料，鎂合金具有高比強度、高比剛度、高彈性模量及優良的抗震減噪性和良好的鑄造性，但也存在強度低、塑性差、耐腐蝕性差及易燃等缺陷，也極大的影響了鎂及鎂合金的應用。

金屬基復合材料是一種新型的材料，既具備金屬的特性，又可提高材料的力學性能，例如較高的硬度、強度、韌性、耐高溫及導電導熱性能，目前，最常用的金屬基復合材料是鋁、鎂輕金屬復合材料。

碳纖維是由碳元素組成的特種纖維，具有重量輕、纖度好、抗拉強度高等特點，同時還具有耐高溫、耐摩擦、導電、導熱、膨脹系數小等特性，可與金屬材料結合，制成金屬基復合材料。

目前，對于碳纖維增強金屬基復合材料的制備，主要存在碳纖維與金屬潤濕性差、易反應生成脆性化合物、損傷碳纖維等問題，常采用對纖維表面處理和涂覆，或者是通過壓力鑄造來實現。

發明內容

發明目的

本發明目的是針對背景技術的狀況，采用鎂合金板與碳纖維、鎂鋅鋁共晶合金粉結合制成鎂基多層復合板，以大幅度提高鎂基復合板的強度、剛度，并擴大鎂基復合板的使用范圍。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：鎂合金板、碳纖維布、鎂塊、鋁塊、鋅塊、去離子水、丙酮、氬氣、砂紙，其組合準備用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³為計量單位

制備方法如下：

(1)精選化學物質材料

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制；

鎂合金板：固態固體

碳纖維布：固態固體??含碳量≥95％

鎂塊：固態固體??99.0％

鋁塊：固態固體??99.0％

鋅塊：固態固體??99.0％

去離子水：液態液體??99.9％

丙酮：液態液體??99.9％

氬氣：氣態氣體??99.99％

砂紙：固態固體

(2)制備鎂鋅鋁共晶合金粉

制備鎂鋅鋁共晶合金粉是在感應熔煉爐中進行的；

①將鎂塊15.40g±0.01g、鋅塊17.43g±0.01g、鋁塊0.35g±0.01g置于感應熔煉爐內的坩堝中；

②抽取爐內空氣，使爐內氣壓≤1Pa，然后輸入氬氣，氬氣輸入速度為80cm³/min，使爐內壓強保持在1個大氣壓；

③開啟感應熔煉爐加熱器，使爐內溫度升溫至360℃±2℃，在此溫度恒溫、保溫、熔煉5min±1min，然后停止加熱，使其隨爐冷卻至25℃，然后取出鎂鋅鋁共晶合金錠；

④將鎂鋅鋁共晶合金錠機械切割成鎂鋅鋁共晶合金塊；

⑤將鎂鋅鋁共晶合金塊置于粉碎機內粉碎，然后用140目篩網過篩，粉碎、過篩反復進行，成鎂鋅鋁共晶合金粉，粉體顆粒直徑≤0.109mm；

(3)制備通槽開合式模具

通槽開合式模具呈矩形筒狀，模具型腔尺寸為50mm×50mm×500mm，用不銹鋼材料制作，型腔表面粗糙度為Ra0.16-0.32μm；

(4)處理碳纖維布

①將2塊碳纖維布放入真空熱處理爐中，先抽取爐內空氣，使爐內氣壓≤1Pa，然后輸入氬氣，氬氣輸入速度為80cm³/min，使爐內壓強保持在1個大氣壓，然后加熱至600℃±5℃，恒溫保溫30min±1min，然后停止加熱，隨爐冷卻至25℃取出；

②將熱處理后的碳纖維布置于燒杯中，用200ml丙酮清洗，清洗后晾干；

(5)壓制碳纖維增強鎂基復合層板

制備碳纖維增強鎂基復合層板是在加熱振動壓力機上進行的，是在通槽開合式模具內，在加熱、振動、壓力狀態下完成的；

①將通槽開合式模具垂直安裝在壓力機的振動工作臺上；

②將下電阻加熱器垂直安裝在通槽開合式模具底部，平面部向上，并接通加熱電源；