[發明專利]一種碳纖維金屬復合材料結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202210436129.1
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114752872A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 程齊
• 申請（專利權）人: 迪沃伊格爾（深圳）科技有限公司
• 主分類號: C22C47/12
• 分類號: C22C47/12;C22C49/14;C22C47/02;C21D1/28;C23C8/22;C23C8/46;C23C8/66;C23C8/80;C21D1/18;C23F17/00;C22C49/08;C22C101/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 霍苗

1.一種碳纖維金屬復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將碳纖維原料絲束與金屬件復合，得到原料絲束復合體；所述復合包括纏繞復合或填充復合，所述纏繞復合為將金屬件纏繞在所述碳纖維原料絲束的側壁上；所述填充復合為將碳纖維原料絲束填充于金屬件的開口腔體中；

將所述原料絲束復合體進行預氧化處理，得到預氧化件；

將所述預氧化件進行熱處理，得到熱處理件；所述熱處理包括第一熱處理或第二熱處理；

所述第一熱處理包括：在保護氣體中，將所述原料絲束復合體在第一溫度條件下進行碳化，得到碳纖維復合體；將所述碳纖維復合體在第二溫度條件下進行第一鍛壓成型，所述第二溫度大于所述第一溫度，所述第二溫度大于所述金屬異型體的液相線溫度；

所述第二熱處理包括：在保護氣體中，將所述原料絲束復合體在第三溫度條件下進行第二鍛壓成型，所述鍛壓成型中發生石墨化，所述第三溫度大于所述金屬異型體的液相線溫度；

將所述熱處理件進行滲碳處理，得到所述碳纖維金屬復合材料。

2.根據權利要求1所述的碳纖維金屬復合材料的制備方法，其特征在于，所述金屬件包括圓弧形金屬異型體或工字型金屬異型體；

所述圓弧形金屬異型體與碳纖維原料絲束復合為纏繞復合；

所述工字型金屬異型體與碳纖維原料絲束復合為填充復合。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述滲碳處理包括液體滲碳處理、氣體滲碳處理或固體滲碳處理。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述滲碳處理得到滲碳處理件；所述滲碳處理后還包括：采用高溫粘合劑粘合所述滲碳處理件中的碳纖維、金屬和金屬面，得到所述碳纖維金屬復合材料，所述高溫粘合劑包括氧化銅或磷酸二氫鋁。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述高溫粘合劑還包括氧化銅或磷酸二氫鋁添加二硫化鉬和/或氫氧化鋁灰。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述粘合得到粘合件，所述粘合件包括碳纖維、滲透于碳纖維之間的金屬和形成于碳纖維表面的金屬面；所述粘合后還包括：以金屬面為焊接面，將多個粘合件進行焊接，得到所述碳纖維金屬復合材料；所述焊接時，還包括對所述粘合件的非焊接面施壓。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述纏繞復合為等間隔復合纏繞，相鄰纏繞的兩圈圓弧形金屬異型體之間的間隔距離為所述碳纖維原料絲束的直徑。

8.根據權利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，所述預氧化處理的溫度為200～400℃。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述工字型金屬異型體的工字型開口的深度為：工字型開口填充碳纖維所承受的拉力與碳纖維和金屬異型體所接觸面化合后所承受的拉力之和≥與工字型開口相同厚度的碳纖維在長度方向上產生的拉力。

10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述焊接后得到焊接件，還包括將所述焊接件依次進行碾壓和平整處理，得到所述碳纖維金屬復合材料。