[發(fā)明專利]一種加入螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基可變形的復(fù)合線材有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711020417.4 | 申請日： | 2017-10-27 |
| 公開（公告）號： | CN107815620B | 公開（公告）日： | 2019-06-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊輝;初娣;梁均;吳春京 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學 |
| 主分類號： | C22C49/00 | 分類號： | C22C49/00;C22C49/06;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10;C22C101/04 |
| 代理公司： | 北京市廣友專利事務(wù)所有限責任公司 11237 | 代理人： | 張仲波 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 螺旋形態(tài) 長纖維 復(fù)合線材 增強金屬基 纖維 長纖維束 可加工性 金屬基 可變形 金屬 變形 金屬材料領(lǐng)域 軋制 長碳纖維 復(fù)合材料 金屬界面 金屬形成 金屬中軸 塑性加工 纖維增強 直徑減小 結(jié)合力 金屬軸 纏結(jié) 拉拔 螺距 圈徑 抽出 | ||
一種加入螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基可變形的復(fù)合線材，屬于金屬材料領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有單向形態(tài)長纖維增強金屬基復(fù)合線材的塑性低，可加工性差，纖維增強效果不佳的問題。其特征在于，在復(fù)合線材的金屬基的中心加入螺旋形態(tài)的長纖維束，由于長纖維束在金屬基中呈螺旋形態(tài)分布，其可以進行拉拔或軋制等塑性加工，在加工過程中，隨著金屬的直徑減小，螺旋形態(tài)的纖維，圈徑減少，螺距增加，螺旋形態(tài)長碳纖維隨著金屬的變形而變形，此復(fù)合材料具有塑性和可加工性；在金屬中的螺旋形態(tài)長纖維，由于其形狀，螺旋形態(tài)長纖維與金屬形成一定纏結(jié)，使得兩者之間的結(jié)合力增加，可縮短纖維與金屬軸向結(jié)合長度，或減少纖維與金屬界面面積，就可以防止纖維從金屬中軸向抽出。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別是指一種加入螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基可變形的復(fù)合線材。
背景技術(shù)
纖維增強金屬基復(fù)合材料通常是由韌性良好，低強度的基體材料和具有彈性(與基體相對應(yīng))、脆性、高強度的纖維增強相組成。這種金屬基復(fù)合材料在纖維方向具有高的強度和優(yōu)良的斷裂韌性。金屬基體保證復(fù)合材料可以使用傳統(tǒng)技術(shù)進行制備和加工，具有良好的環(huán)境友好性和抗沖擊韌性。纖維增強金屬基復(fù)合材料具有潛在的高的剛性、低的密度、高的強度、抗蠕變性能以及良好的抗氧化腐蝕的性能等力學和使用性能。
在復(fù)合材料的制備過程中，一般盡可能使增強體在基體中的均勻分散，避免增強體聚集造成的材料缺陷、應(yīng)力集中等現(xiàn)象，其實，對于大部分復(fù)合材料，增強體均勻分散并非最優(yōu)化的構(gòu)型，相反，合理地控制復(fù)合材料各組分的空間分布，調(diào)控材料結(jié)構(gòu)在空間上的不均勻性，可使其整體性能最大化。
現(xiàn)有的纖維增強金屬基復(fù)合材料，主要追求的是纖維的完全浸潤，纖維均勻分布，從而達到纖維對強度的貢獻最大，可以達到很高的強度，但材料的塑性急劇下降，隨著科學的進步，對材料的性能并不只在于材料的強度，材料的塑性及可加工性能同樣重要。
對復(fù)合材料中增強相的形態(tài)的控制，可以使得材料達到高的強度、低的密度、高的剛性、抗蠕變性能以及良好的抗氧化腐蝕等性能，達到此特殊性能，在實際應(yīng)用中具有重大意義。線材的使用的條件主要要求軸向具有高強度，對于徑向的性能，特別是強度，并不需要很高。螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基復(fù)合線材相比于單向形態(tài)長纖維增強的復(fù)合材料具有較好的塑性，可加工性，纖維的增強效果更佳。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種加入螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基可變形的復(fù)合線材，解決現(xiàn)有單向形態(tài)長纖維增強金屬基復(fù)合線材的塑性低，可加工性差，纖維增強效果不佳的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種加入螺旋形態(tài)長纖維增強金屬基可變形的復(fù)合線材，其特征在于：
在復(fù)合線材的金屬基的中心加入螺旋形態(tài)的長纖維束，由于長纖維在金屬基中呈螺旋形態(tài)分布，這種復(fù)合線材可以進行拉拔或軋制等塑性加工，在加工過程，隨著金屬的直徑減小，螺旋形態(tài)的纖維，圈徑減少，螺距增加，可以隨著金屬的變形而變形；
因為可伸長變形，可以實現(xiàn)鑄造制備大直徑金屬和螺旋形態(tài)長纖維復(fù)合坯，通過后續(xù)伸長加工達到需要使用的直徑，減少鑄造和整體制備所需的時間；
因為螺旋長纖維在金屬中，與金屬形成一定纏結(jié)，使金屬和螺旋長纖維材料的軸向拉力，初期和中期軸向拉力增加緩慢，適合于伸長變形加工，后期軸向拉力增加迅速直至斷裂，可使產(chǎn)品抗拉強度高，同時保留一定的斷后伸長率，正因為螺旋長纖維與金屬形成一定纏結(jié)，使螺旋長纖維與金屬的結(jié)合力增加，可縮短纖維與金屬軸向結(jié)合長度，或減少纖維與金屬界面面積，就可以防止纖維從金屬中軸向抽出；
因為螺旋形態(tài)長纖維復(fù)合材料具有較低的密度，高的強度，同時預(yù)留產(chǎn)品一定的可伸長變形能力，使其具有合適斷后伸長率，使用時，斷前有一定的伸長預(yù)警。
其中，所述的復(fù)合線材為單層或多層金屬復(fù)合材料，金屬基材料為鋁合金、銅合金、銀合金。
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