The invention relates to the technical field of metal matrix composites, and relates to a preparation method of directionally solidified continuous and discontinuous carbon fiber reinforced metal matrix composites. Short carbon fiber reinforced aluminium matrix composites were used as matrix materials of continuous carbon fiber reinforced metal matrix composites, and were cut into semi-cylindrical billet rods by wire cutting. The obtained billet rods were sandwiched with continuous carbon fibers in the same direction as the axial direction. The obtained material rods with carbon fibers were protected by inert gas. In vacuum condition, the material rod is pulled down and moved into the coolant to realize directional solidification. The mechanical properties of the composites were improved by the effect of short carbon fibers in the matrix on the crack propagation of the composites during tension.
【技术实现步骤摘要】
定向凝固连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料的制备
本专利技术属于金属基复合材料
,特别涉及一种定向凝固制备连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料的方法。
技术介绍
碳纤维增强金属基复合材料由于具有高的比模量,良好的尺寸稳定性和导热性等优异的性能,使其无论作为结构材料还是功能材料都具有广泛的潜在应用。但是抗剪切性能的劣势严重影响连续碳纤维增强金属基复合材料的性能,并限制着其应用。目前短碳纤维增强金属基复合材料虽然具有各向同性的性能优势,但是在某一方向上又无法发挥出碳纤维性能的最大优势。因此开发一种在单一方向可以发挥碳纤维增强金属基复合材料性能优势,而又能提升复合材料抗剪切性能的新型连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料是十分必要的。连续-非连续碳纤维增强铝基复合材料为一种以短碳纤增强铝基复合材料作为基体材料,以连续碳纤维作为增强体的新型碳纤维增强铝基复合材料。在该复合材料基体中的短碳纤维可以起到对裂纹的阻碍作用。在拉伸过程中,基体中的短纤维使裂纹必须发生切过或绕过机制,在此过程中短碳纤维会吸收大量断裂能量,从而可以抑制裂纹直接作用到连续纤维将其切断,连续碳纤维可以有效承受全部的载荷。因此连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料会提升目前单纯短碳纤维增强铝基复合材料或连续碳纤维增强铝基复合材料的综合性能。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术要解决的技术问题是克服现有连续碳纤维增强铝基复合材料抗剪切性能弱的缺点,利用基体中分布的多取向短碳纤维对裂纹进行阻碍,提供一种综合性能优异的定向凝固连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料制备方法。技术方案一种定向凝固连续-非连续 ...
【技术保护点】
1.一种定向凝固连续‑非连续碳纤维增强金属基复合材料的制备方法,其特征在于:该方法步骤如下:(1)将短碳纤维增强铝基复合材料作为连续碳纤维增强金属基复合材料的基体材料,并将其线切割加工成为半圆柱状的物料坯棒;(2)将两个步骤(1)所得的物料坯棒中间夹入与轴向方向相同的连续碳纤维;(3)将步骤(2)所得的夹有碳纤维的物料棒在惰性气体保护或真空条件下通过定向凝固设备进行完全熔化或区域熔化;(4)保温一段时间后,将物料棒进行抽拉下移进入冷却液中,使其实现定向凝固。
【技术特征摘要】
1.一种定向凝固连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料的制备方法,其特征在于:该方法步骤如下:(1)将短碳纤维增强铝基复合材料作为连续碳纤维增强金属基复合材料的基体材料,并将其线切割加工成为半圆柱状的物料坯棒;(2)将两个步骤(1)所得的物料坯棒中间夹入与轴向方向相同的连续碳纤维;(3)将步骤(2)所得的夹有碳纤维的物料棒在惰性气体保护或真空条件下通过定向凝固设备进行完全熔化或区域熔化;(4)保温一段时间后,将物料棒进行抽拉下移进入冷却液中,使其实现定向凝固。2.根据权利要求1所述的定向凝固连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的,作为基体材料的短碳纤维增强铝基复合材料中的短碳纤维呈各种朝向且均匀分布,所占体积分数为总体积的1-65%。3.根据权利要求1所述的定向凝固连续-非连续碳纤维增强金属基复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中半圆柱状的物料坯...
【专利技术属性】
技术研发人员:曲迎东,李广龙,周启文,陈兴旺,刘希仕,王光磊,李荣德,
申请(专利权)人:沈阳工业大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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