一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料及其制备方法。该碳纤维复合材料内部的碳纳米管连续有序且定向排列，分布均匀、弥散，且纤维低缺陷。本发明专利技术制备方法包括如下步骤：（1）碳纳米管‑聚丙烯腈溶胶的制备；（2）静电纺丝制备碳纳米管/聚丙烯腈纤维；（3）预氧化和碳化处理制备碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料；（4）制备碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料与铝合金粉体预制块；（5）放电等离子烧结制备铝基复合材料。本发明专利技术制备方法设备简易，操作简单，生产效率高，工艺稳定性好，适合批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及铝基复合材料制造领域，特别涉及一种连续纤维增强铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
金属基复合材料以其优异的性能受到广泛的关注，而其中尤以连续纤维增强金属基复合材料的研究开发应用为最早。连续纤维增强铝基复合材料因其高比强度、高比刚度和低热膨胀系数，良好的导电、导热性、抗疲劳性和良好的尺寸稳定性等优点，作为高强度结构材料在航天航空、汽车、机械、电子等领域显示出巨大的应用潜力。碳纳米管因具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等特点，近年来引起了国内外研究者的广泛关注。国内外研究结果表明，利用碳纳米管的高强度和高韧性来强韧化碳纤维，可以提高与碳纤维基面的粘结强度。方法之一是通过将多个碳纳米管构成的碳纳米管组存于相邻的碳纤维之间，制备出一种均匀性优异、具有高导热性的碳纳米管复合材料。方法之二是通过将纯化的碳纳米管和干燥的碳纤维按一定方式复合，形成以共价键相连的多维混杂复合材料结构。除了上述两种组合或外加复合式的制备方法外，目前有关纳米碳纤维和碳纳米管原位合成的工艺及方法暂未发现。本专利技术利用静电纺丝工艺，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将碳纳米管分散在二甲基甲酰胺中，将得到的分散液进行超声搅拌后，加入聚丙烯腈粉末，油浴加热，得到碳纳米管‑聚丙烯腈溶胶；（2）采用得到的碳纳米管‑聚丙烯腈溶胶进行静电纺丝，收集得到碳纳米管/聚丙烯腈纤维；（3）将得到的碳纳米管/聚丙烯腈纤维进行升温预氧化后，再升温进行高温碳化处理，冷至室温，得到碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料；（4）制备预制块：将获得的碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料与铝合金粉混合后，用压机压制成预制块；（5）放电等离子烧结制备铝基复合材料：采用放电等离子烧结系统对制备的预制块进行烧结，烧结完成...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将碳纳米管分散在二甲基甲酰胺中，将得到的分散液进行超声搅拌后，加入聚丙烯腈粉末，油浴加热，得到碳纳米管-聚丙烯腈溶胶；（2）采用得到的碳纳米管-聚丙烯腈溶胶进行静电纺丝，收集得到碳纳米管/聚丙烯腈纤维；（3）将得到的碳纳米管/聚丙烯腈纤维进行升温预氧化后，再升温进行高温碳化处理，冷至室温，得到碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料；（4）制备预制块：将获得的碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料与铝合金粉混合后，用压机压制成预制块；（5）放电等离子烧结制备铝基复合材料：采用放电等离子烧结系统对制备的预制块进行烧结，烧结完成后随炉冷却至室温，脱模，得到所述碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碳纳米管的外径大于50nm，长度为10~20μm；所述碳纳米管与聚丙烯腈粉末的质量比为0.01:1~1:1。3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碳纳米管-聚丙烯腈溶胶中，聚丙烯腈的质量分数为8~10wt%。4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述超声搅拌的时间为1~3小时；所述油浴加热的温度为60~100℃，时间为8~16小时。5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管/碳纤维连续增强铝基复...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志军，戚龙飞，朱德智，丁霞，申超，赵彬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44