[發明專利]一種三維編織碳纖維增強金屬基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811206218.7
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109023165B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 徐自立;汪華方;唐科;盧記軍;武玉琴;孫利
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C22C47/04
• 分類號: C22C47/04;C22C47/06;C22C47/12;C22C49/06;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 42250 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 程千慧

1.一種三維編織碳纖維增強金屬基復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對碳纖維進行預處理；

步驟2、將碳纖維束與細金屬絲綁定，得到金屬絲碳纖維復合體，然后利用金屬絲碳纖維復合體編織三維架構增強體；所述步驟2中，編織三維架構增強體的方法為，首先將碳纖維束與細金屬絲綁定，得到金屬絲碳纖維復合體，然后利用三維織機對金屬絲碳纖維復合體進行編織，得到三維纖維架構增強體，三維纖維架構增強體形狀與經緯間距尺寸可通過三維織機進行數控編程控制；

步驟3、將編織好的三維纖維架構增強體分別浸潤碳化硅顆粒溶漿和氟鋯酸鉀水溶液；

步驟4、將上一步處理后的三維纖維架構增強體與基材金屬液一起在超聲振動下擠壓成型。

2.根據權利要求1所述的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1的具體步驟為：

步驟1.1、對碳纖維進行除膠、粗化、敏化和活化處理；

步驟1.2、對碳纖維進行氣相沉積鍍覆SiC處理，鍍覆SiC后干燥。

3.根據權利要求1所述的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3的具體步驟為：

步驟3.1、將編織好的三維纖維架構增強體浸潤碳化硅顆粒溶漿，浸潤后干燥處理；

步驟3.2、將編織好的三維纖維架構增強體浸潤氟鋯酸鉀水溶液，浸潤后干燥處理。

4.根據權利要求1所述的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4的具體步驟為：

步驟4.1、將成型模具預熱至380-420℃，將三維纖維架構增強體預熱至180-220℃；

步驟4.2、將三維纖維架構增強體放入成型模具；

步驟4.3、開啟超聲振動，振動頻率9000-12000赫茲；向成型模具內澆注基材金屬液，同時開啟擠壓機，擠壓壓力30-40MPa，將三維纖維架構增強體和基材金屬液在超聲振動下擠壓成型，得到復合材料制件；

步驟4.4、根據期望復合材料的體積大小，待復合材料結晶凝固后，停止加壓，冷卻后取出制件。

5.根據權利要求1所述的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維。

6.一種利用權利要求1-5中任一項所述的方法制備得到的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料，其特征在于，由三維架構增強體和基材金屬液一起在超聲振動下擠壓成型得到，所述三維架構增強體為利用金屬絲碳纖維復合體編織的三維架構增強體。

7.根據權利要求6的三維編織碳纖維增強金屬基復合材料，其特征在于，所述金屬絲碳纖維復合體由碳纖維束和金屬絲聯合綁定后得到，所述金屬絲材質與基材金屬一致。