[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

?技術領域?

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

背景技術

鋁是元素周期表中第三周期主族元素，為面心立方晶格，無同素異構轉變，延展性好、塑性高、成型性好，可進行多種機械加工，而且鋁及其合金還具有良好的導熱性、導電性、反光性、無低溫脆性等優點，可制成板材、型材，廣泛應用于汽車、航天、電子通訊、計算機等工業領域；但鋁及其合金強度低、硬度低，極大的影響了鋁及其合金的應用；為了提高鋁及其合金的力學性能，常采用復合增強的方法，例如利用環氧樹脂粘接玻璃纖維增強的鋁合金層狀板，但環氧樹脂粘接的層狀板熱穩定性、熱電傳導性、抗熱震性和防潮性較差。?

碳纖維是由碳元素組成的一種特種纖維，分子結構界于石墨與金剛石之間，含碳體積分數在90%以上，碳纖維質量輕、抗拉強度高，同時具有耐高溫、導電、導熱、膨脹系數小的特點，如果利用碳纖維和鋁及其合金制成復合材料將會具有較高的硬度、強度、韌性、耐高溫及導電導熱性能。?

目前，利用碳纖維增強鋁基復合材料主要是液態金屬浸漬法，碳纖維需要長時間浸泡在高溫金屬液中，易損傷碳纖維，易在碳纖維表面形成脆性化合物，降低纖維與金屬的結合強度，而且成本高，工藝復雜，使碳纖維增強鋁基復合板無法在工業上廣泛推廣和應用。?

發明內容

發明目的?

????本發明的目的就是針對背景技術的不足，采用鋁粉包埋多層碳纖維布，在加熱、加壓、振動下，使碳纖維與鋁粉緊密結合，制成碳纖維增強鋁基層狀復合板，以大幅度提高鋁基復合板的強度、剛度，擴大鋁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：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；