[發(fā)明專利]一種體積分?jǐn)?shù)可控CNTs-Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810950921.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN109023169A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周計(jì)明;袁面瓊;孟海明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C47/20
• 分類號(hào): C22C47/20;C25D13/02;C22C49/04;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明公開了一種體積分?jǐn)?shù)可控CNTs?Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法,首先選擇碳纖維布；制備復(fù)合CNTs鎂合金板；將剪裁好的Cf布放在石墨紙上，將制備好的復(fù)合CNTs鎂合金板放在碳纖維布上，在鎂板上放置Cf布，采用交叉疊層的方法放置若干層碳纖維布。將放置好的材料放入模具中，打開加熱電源對(duì)模具進(jìn)行加熱，啟動(dòng)壓機(jī)并保證浸滲壓力，完成浸滲過程；冷卻后得到增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)可控的復(fù)合材料。通過CNTs?Cf不同尺度的增強(qiáng)相的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同尺度增強(qiáng)相對(duì)基體合金的共同增強(qiáng)作用；將CNTs直接電泳到鎂合金板上，實(shí)現(xiàn)CNTs的均勻分散；采用壓力浸滲成形工藝，結(jié)合熱壓擴(kuò)散法的材料鋪層特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)的可控性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂基復(fù)合材料浸滲成形的制備工藝與方法，具體地說，涉及一種體積分?jǐn)?shù)可控CNTs-Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法。

背景技術(shù)

目前鎂基復(fù)合材料增強(qiáng)相研究中較受青睞的有Cf增強(qiáng)相和CNTs增強(qiáng)相，加入增強(qiáng)相的鎂基復(fù)合材料相比于傳統(tǒng)材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，是輕量化結(jié)構(gòu)的優(yōu)選材料之一。

在鎂基復(fù)合材料現(xiàn)有的制備工藝過程中存在以下問題:第一，Cf體積分?jǐn)?shù)難以準(zhǔn)確控制、界面性能難以有效調(diào)控。第二，CNTs作為一種納米尺度的增強(qiáng)材料引入鎂基復(fù)合材料后，可有效地改善其力學(xué)性能，但由于CNTs之間存在很強(qiáng)的范德華力，極易團(tuán)聚，難以實(shí)現(xiàn)均勻分散。單一的增強(qiáng)相難以獲得理想的材料性能，因此加入CNTs和Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，并具備增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)可控的特點(diǎn)同時(shí)獲得均勻分散的CNTs是當(dāng)前的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

在眾多連續(xù)纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法中，真空壓力浸滲法具有良好的滲流和凝固條件，適合于制備高性能要求的近終型復(fù)合材料，也是較為常用的方法。經(jīng)過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利“CN101323919A”公開了“一種真空壓力浸滲制備金屬基復(fù)合材料的方法”。該方法首先將金屬基復(fù)合材料的預(yù)制體和金屬合金放入模具內(nèi)，然后抽真空，并將真空容器內(nèi)的溫度加熱至金屬合金熔點(diǎn)以上，并保溫一定時(shí)間，模具內(nèi)的金屬合金熔化后，啟動(dòng)液壓油缸推動(dòng)壓頭使密封塞進(jìn)入模具內(nèi)，金屬液體在密封塞的壓力作用下滲入到預(yù)制體的孔隙內(nèi)，保持壓力一定時(shí)間，停止保溫和加熱，待真空容器內(nèi)溫度降至室溫后，將模具取出，最后利用車削加工方法將復(fù)合材料取出。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備，但還存在有需要解決的不足:一是纖維預(yù)制體直接放在金屬合金的下方，金屬熔化后在受壓浸滲過程中會(huì)導(dǎo)致處于其下方的預(yù)制體發(fā)生變形，因此不能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確控制。二是增強(qiáng)相尺度單一，相比單一尺度增強(qiáng)的復(fù)合材料，引入CNTs的多尺度增強(qiáng)復(fù)合材料可以在界面處增加基體增強(qiáng)相之間的機(jī)械嚙合作用，顯著提高界面性能，達(dá)到界面性能調(diào)控的目的。

目前，預(yù)先利用電泳法在鎂合金板表面制備CNTs層然后用壓力浸滲法將其與Cf復(fù)合制備多尺度增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的方法還未見報(bào)導(dǎo)，開發(fā)增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)可控的鎂基復(fù)合材料制備方法對(duì)于材料性能的提升具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種體積分?jǐn)?shù)可控CNTs-Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法。該增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法通過CNTs-Cf不同尺度的增強(qiáng)相的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同尺度增強(qiáng)相對(duì)基體合金的共同增強(qiáng)作用；將CNTs直接電泳到鎂合金板上，實(shí)現(xiàn)CNTs的均勻分散；采用壓力浸滲成形工藝，結(jié)合熱壓擴(kuò)散法的材料鋪層特點(diǎn)，充分利用兩種不同工藝的特性，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)在一定程度上的可控性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:

一種體積分?jǐn)?shù)可控CNTs-Cf混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟1.裁剪碳纖維布；

取T700編織Cf布裁剪成50～95mm×45～50mm的矩形，備用；

步驟2.配置溶液；