專利名稱：碳纖維單向增強鋁基復合材料新工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種碳纖維單向增強鋁基復合材料的新工藝，它屬于一般對表面涂布液體或其他流體的工藝技術領域或陶瓷技術領域。
在本發明之前，碳纖維增強鋁基復合材料的制備過程中，存在著界面反應與纖維分布不均的兩大難題，僅采用溶膠——凝膠法(Sol-gel法)碳纖維表面Al2O3、SiO2涂層，確有減弱界面反應與延緩Al4C3形成的作用，但還存在著碳纖維在基體中的均勻分布現象，往往是纖維分塊集中，并產生大量的纖維直接接觸點，因浸漬死區而引成空洞，從而導致整體材料性能下降；而單獨采用超聲波顆粒混雜能較好地控制纖維分布的均勻性。現缺少一種集兩者優點于一體的方法，既阻礙界面反應又有效地控制纖維分布均勻性。
本發明的目的在于克服現有技術中的不足之處，為提高材料性能而提供一種能有效控制界面反應和纖維分布均勻性的新工藝。
本發明的任務是通過下列措施來完成本發明選用溶膠——凝膠法，發展了一種集纖維除膠、涂復SiC層及混雜SiC顆粒于一體的碳纖維連續涂復新工藝，并進而用壓鑄法等相關工藝制得復合材料，顯著提高材料性能。
附
圖1為涂復SiC和混雜SiC顆粒工藝流程圖，其中1為送絲輪，2為超聲涂復、混雜溶液，3為低溫干燥，4為中溫干燥脫水，5為高溫脫水和致密化，6為收絲輪。
本發明以下將結合附圖對實施例進行詳述本發明采用溶膠——凝膠法，碳纖維表面SiC涂層并同時進行超聲波SiC顆粒混雜處理，將聚碳硅烷按0.03～0.08(g/ml)配制攪拌溶解于溶劑正己烷中，形成溶膠，而后，將工業用的105型SiC顆粒，其平均尺寸為2～5μm，按0.05～0.2(g/ml)比例加入溶膠之中，形成纖維涂層與混雜懸浮液，將該懸浮液(溶膠)置于超聲波發生器中，工藝過程如附圖1所示，纖維從送絲輪1出發，由收絲輪6遷引，經過超聲涂復、混雜溶液2(超聲波振動使SiC顆粒均勻分布于纖維中)，而后經過低溫干燥3，中溫干燥脫水4，高溫脫水和致密化5，最后收于收絲輪6，完成纖維處理。通過纏繞、編織、排布等方式獲得纖維預制件。采用壓鑄法的成型工藝便能獲得纖維增強鋁基復合材料，具體壓鑄工藝為將預制件置于模具中預熱，預熱溫度為500～600℃，鋁基熔體溫度為750～800℃，液態鋁澆入下模后通過上模施加壓力，壓力為5～10MPa，在壓力作用下液態鋁從上而下滲入預制件，完成纖維與鋁基體的復合。
本發明與現有技術相比具有如下優點本發明解決了碳纖維增強鋁基復合材料制備過程中的兩個難題，即界面反應與纖維分布均勻性。運用SiC涂層成功地阻礙了界面反應；而同時進行的SiC顆粒混雜又解決了纖維分布均勻性問題。因而使得材料性能有大幅度提高，并且工藝簡單，成本低廉，本發明將成為碳纖維增強鋁基復合材料走向規模生產的一條有效捷徑。
權利要求
1.一種碳纖維單向增強鋁基復合材料新工藝，本發明的特征在于采用溶膠——凝膠法碳纖維表面SiC涂層并同時進行超聲波SiC顆粒混雜處理涂層溶液配比聚碳硅烷∶正己烷＝0.03～0.08(g/ml)，混雜溶液配比SiC顆粒∶涂層溶液＝0.05～0.02(g/ml)。
全文摘要
碳纖維單向增強鋁基復合材料新工藝，屬于陶瓷技術領域。本發明采用溶膠—凝膠法碳纖維表面SiC涂層并同時進行超聲波SiC顆粒混雜處理。涂層溶液配比為0.03～0.08g/ml，混雜溶液配比為0.05～0.2g/ml，纖維預制件的預熱溫度為500～600℃，鋁基熔體溫度為750～800℃，壓力為5～10MPa。本發明可有效地阻礙了界面反應，使纖維分布均勻，工藝簡單，成本低廉，為鋁基復合材料的規模生產提供了一條可靠的有效的捷徑。
文檔編號C22C32/00GK1124308SQ9511166
公開日1996年6月12日 申請日期1995年6月20日 優先權日1995年6月20日
發明者吳人潔, 李鵬興, 王紀文, 洪濤, 李戈揚, 金燕平, 周耀民 申請人:上海交通大學