[發明專利]一種碳纖維增強鋁基層狀復合板的制備方法

有效

• 申請號: 201310322759.7
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103397284A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王紅霞;牛曉峰;邊麗萍;梁偉;李雪梅;劉一鳴;周斌;陳志強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C47/12
• 分類號: C22C47/12;C22C49/06;C22C49/14;C22C101/10
• 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

1.一種碳纖維增強鋁基層狀復合板的制備方法，其特征在于：使用的化學物質材料為：鋁粉、碳纖維布、石墨紙、去離子水、丙酮、氬氣，其組合準備用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³為計量單位

鋁粉：?Al?????????????????500g±5g

碳纖維布：????????????????750mm×0.3mm×750mm

石墨紙：C?????????????????1000mm×0.5mm×1000mm?

去離子水：H₂O??????????2000mL±20mL

丙酮：C₃H₆O?????????????200mL?±5mL

氬氣：Ar??????????????????40000cm³±100cm³

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、含量控制；

鋁粉：固態粉體???????99.9%

碳纖維布：固態固體???含碳量≥95%

石墨紙：固態固體?????含碳量≥99%

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%

(2)?制備開合式通槽熱壓模具

開合式通槽熱壓模具呈方筒形，模具型腔尺寸為200mm×200mm×600mm，用不銹鋼材料制作，型腔表面粗糙度為Ra0.63-1.25μm；

（3）處理碳纖維布

將碳纖維布放入真空熱處理爐中，先抽取爐內空氣，使爐內壓強≤1Pa，然后輸入氬氣，氬氣輸入速度為80cm³/min，使爐內壓強保持在0.101MPa，然后加熱至550℃±5℃，恒溫保溫30min，然后停止加熱，隨爐冷卻至25℃后取出；

（4）清洗，將熱處理后碳纖維布置于清洗容器中，加入丙酮200mL，攪拌清洗10min，清洗后晾干；

???(5)?制備鋁基層狀復合板

鋁基層狀復合板的制備是在加熱振動壓力機上進行的，是在開合式通槽熱壓模具內，在加熱、振動、壓力狀態下完成的；

①?將開合式通槽熱壓模具垂直置放在振動工作臺上，并固定；

②?將第一電阻加熱器固定在熱壓模具底部，工作平面向上；

③?在模具型腔內第一電阻加熱器上部置放凹形下墊板，在凹形下墊板上部平面展開置放第一層石墨紙；在第一層石墨紙上部均勻置放第一層鋁粉108g±0.01g；在第一層鋁粉上部平面展開置放第一層碳纖維布；在第一層碳纖維布上部均勻置放第二層鋁粉108g±0.01g；在第二層鋁粉上部平面展開置放第二層碳纖維布；在第二層碳纖維布上部均勻置放第三層鋁粉108g±0.01g；在第三層鋁粉上部平面展開置放第三層碳纖維布；在第三層碳纖維布上部均勻置放第四層鋁粉108g±0.01g；在第四層鋁粉上部平面展開置放第二層石墨紙；

④?在第二層石墨紙上部平面置放上墊板；

⑤?在上墊板上部置放第二電阻加熱器；

⑥?在第二電阻加熱器上部平面置放上壓塊；

⑦?在上壓塊上部與上壓頭、壓力電機接觸；

開啟壓力電機，通過上壓頭、上壓塊、第二電阻加熱器向模具型腔內的鋁粉、碳纖維布、石墨紙施壓，施壓壓強為3MPa，施壓20s后關閉壓力電機；

⑧?開啟第一電阻加熱器、第二電阻加熱器，加熱模具型腔內的第一、第二、第三、第四層鋁粉及第一、第二、第三層碳纖維布以及第一、第二層石墨紙，加熱溫度660℃±3℃，使鋁粉形態轉換成液態，并與碳纖維布、石墨紙粘合；

⑨?關閉第一、第二電阻加熱器，開啟振動工作臺，振動頻率為3000次/min，待溫度降到600℃時，開啟壓力電機，壓力升至10MPa，持續施壓60s；

?⑩?關閉壓力電機、振動工作臺，使模具及鋁基層狀復合板自然冷卻至25°C；冷卻后，開模取出鋁基層狀復合板，即終產物；

????(6)?檢測、分析、表征

對制備的碳纖維增強鋁基層狀復合板的形貌、色澤、物相、顯微組織、力學性能進行檢測、分析和表征；

用掃描電子顯微鏡和x射線衍射儀進行顯微組織、物相分析；

????用電子萬能試驗機進行強度測試；

結論：碳纖維增強鋁基層狀復合板為九層結構

即：石墨紙層、鋁層、碳纖維布層、鋁層、碳纖維布層、鋁層、碳纖維布層、鋁層、石墨紙層；鋁粉在加熱、振動、加壓過程中浸潤碳纖維布層，碳纖維增強鋁基層狀復合板的抗拉強度達144MPa，伸長率達21.2%；????

????(7)?包裝儲存

對制備的碳纖維增強鋁基層狀復合板用軟質材料包裝，儲存于干燥潔凈環境，要防水、防潮、防氧化、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20℃，相對濕度≤10%。