[發(fā)明專利]一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310302916.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103386593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高智勇;蔡偉;章茂云;孟祥龍;吳冶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B23P11/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

1.一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法按以下步驟進(jìn)行的：

一、將純度為99%～99.92%的Ti片、99%～99.95%的Ni片和99%～99.99%的Nb片放入到水冷銅坩堝自耗真空電弧爐中，然后將水冷銅坩堝自耗真空電弧爐抽真空，使得水冷銅坩堝自耗真空電弧爐的真空度為1.0×10^-4Torr～2.0×10^-4Torr，將水冷銅坩堝自耗真空電弧爐的溫度升至2200℃～2600℃，并在2200℃～2600℃的條件下熔煉10min～15min，自然冷卻至室溫得到合金，用砂輪機(jī)去除合金的表面氧化皮得到干凈的合金，然后將干凈的合金在懸浮爐中真空度為1.0×10^-4Torr～2.0×10^-4Torr和溫度為2200℃～2600℃的條件下熔煉10min～15min，隨爐冷卻至室溫，再在懸浮爐中真空度為1.0×10^-4Torr～2.0×10^-4Torr和溫度為2200℃～2600℃的條件下熔煉10min～15min，澆入石墨模中，自然冷卻至室溫得到鑄錠，將鑄錠在850℃～900℃的條件下退火10h～14h，隨爐自然冷卻至室溫，得到退火處理后的鑄錠，用砂輪機(jī)去除退火處理后的鑄錠的表面氧化皮和冒口得到干凈的鑄錠；其中，步驟一中所述的純度為99%～99.92%的Ti片和99%～99.99%的Nb片的摩爾比為（40～45）:9，99%～99.95%的Ni片和99%～99.99%的Nb片的摩爾比為（46～51）:9；

二、將步驟一得到的干凈的鑄錠在溫度為750℃～900℃的條件下鍛造成棒料，然后在普通多機(jī)座連續(xù)軋機(jī)上在起軋溫度為800℃～840℃的條件下將棒料進(jìn)行熱軋成T型TiNiNb合金連接緊固件，且T型TiNiNb合金連接緊固件的連接端為直徑為φ1的圓柱形，碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的連接孔孔徑為φ2，金屬骨架的連接孔孔徑為φ3，其中所述φ2=φ3，(φ1-φ2)/φ2=19%～25%，將鹽酸水溶液、硝酸水溶液和去離子水均勻混合得到混合酸水溶液，將T型TiNiNb合金連接緊固件浸泡在混合酸水溶液中5min～7min得到酸化的T型TiNiNb合金連接緊固件，用去離子水清洗酸化的T型TiNiNb合金連接緊固件得到干凈的T型TiNiNb合金連接緊固件，利用低溫拉伸機(jī)將干凈的T型TiNiNb合金連接緊固件的連接端在-60℃～-80℃下拉伸變形，至干凈的T型TiNiNb合金連接緊固件的連接端直徑為φ2為止，即得到T型連接固定件；步驟二中所述的混合酸水溶液中鹽酸、硝酸和水的摩爾比為1：2：10；

三、利用步驟二得到的T型連接固定件通過(guò)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的連接孔和金屬骨架的連接孔將碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料和金屬骨架連接在一起，然后從室溫加熱至70℃～80℃，并在70℃～80℃保溫10s～20s，即完成碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于步驟一中所述的純度為99%～99.92%的Ti片和99%～99.99%的Nb片的摩爾比為（42～44）:9，99%～99.95%的Ni片和99%～99.99%的Nb片的摩爾比為（47～49）:9。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于步驟一中的將水冷銅坩堝自耗真空電弧爐抽真空，使得水冷銅坩堝自耗真空電弧爐真空度為1.3×10^-4Torr～1.7×10^-4Torr，將水冷銅坩堝自耗真空電弧爐的溫度升至2300℃～2500℃，并在2300℃～2500℃的條件下熔煉12min～14min，自然冷卻至室溫得到合金。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于步驟一中的將鑄錠在860℃～880℃的條件下退火11h～13h，隨爐自然冷卻至室溫，得到退火處理后的鑄錠。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于步驟二中將步驟一得到的干凈的鑄錠在溫度為800℃～850℃的條件下鍛造成棒料，然后在普通多機(jī)座連續(xù)軋機(jī)上在起軋溫度為810℃～830℃的條件下將棒料進(jìn)行熱軋成T型TiNiNb合金連接緊固件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于步驟三中利用步驟二得到的T型連接固定件通過(guò)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的連接孔和金屬骨架的連接孔將碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料和金屬骨架連接在一起，然后從室溫加熱至73℃～78℃，并在73℃～78℃保溫13s～17s，即完成碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料與金屬的連接。