一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料及其制备方法，该复合材料由连续增强体不锈钢纤维和铝合金基体组成，其中连续纤维含量控制在30‑60%；其制备方法如下：在铝合金表面预制一定数量的凹槽；对铝合金进行酸洗、无水乙醇清洗；配制合成树脂，该合成树脂由以下组分按质量百分比组成：环氧树脂30～40%、固化剂4～10%、松香水25～35%和乙酸乙酯25～35%；将合成树脂均匀浸涂在不锈钢纤维表面，再将纤维整齐覆盖于铝合金表面的凹槽处，然后继续叠片一层新的铝合金板材，重复此过程，铝合金板材层数始终比不锈钢纤维层数多1层；随后烘干处理；最后进行真空热压烧结。本发明专利技术成本低廉，纤维与基体界面结合良好，强化效果优异，具有工业应用前景。

A Stainless Steel Fiber Reinforced Aluminum Alloy Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a stainless steel fiber reinforced aluminium alloy composite material and a preparation method thereof. The composite material is composed of continuous reinforced stainless steel fiber and aluminium alloy matrix, in which the content of continuous fiber is controlled at 30 to 60%. The preparation method is as follows: a certain number of grooves are prefabricated on the surface of aluminium alloy; acid is applied to aluminium alloy. The synthetic resin is made up of the following components: the epoxy resin is 30 to 40%, the curing agent is 4 to 10%, the perfume 25 ~ 35% and the ethyl acetate 25 to 35%. The synthetic resin is evenly dipped on the surface of the stainless steel fiber, and then the fiber dimension is neatly covered on the groove of the aluminum alloy surface. Then continue to laminate a new layer of aluminium alloy sheet, repeat this process, the number of layers of aluminium alloy sheet is always 1 layer more than stainless steel fiber layer; then drying treatment; finally, vacuum hot pressing sintering. The invention has low cost, good interface bonding between fiber and matrix, excellent strengthening effect and industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料制备领域，特别是涉及一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料及其制备方法。
技术介绍
铝合金材料的密度低、比强度高，具有良好的加工性能和导电、导热性能，其在航空航天、汽车、机械化工等工业领域运用广泛。随着工业水平的迅速发展，材料在工程中的使用标准日益苛刻，对铝合金的力学等使用性能提出更高的要求，需要对其进行更完善的设计，获得性能更加优异的铝合金材料。复合材料是由两种或两种以上物理化学性质不同的物质组成合成的一种多相固体材料，用来克服单一材料性能上的局限性，获得具有各种特殊性能或优良的综合性能的材料。由纤维增强铝基复合材料孕育而生，这种材料具有耐高温性能好，比强度、比模量高，以及良好的导电、导热、耐磨、抗疲劳性和尺寸稳定性。在此类材料中纤维是承载体，基体起固结纤维和传递载荷的作用。目前国内外铝基复合材料主要使用碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等材料作为增强材料。碳纤维增强的铝基复合材料，由于其含有良好的导热导电性，常用于航天飞机的仪表盘，同时这种复合材料还具有良好的耐蚀性和耐热性；硼纤维铝基复合材料，具有突出的力学性能，密度低，而且在中温环境也具有优异的力学性能；碳化硅纤维增强的铝基复合材料，其增强体和基体间的接触紧密，由于碳化硅纤维的直径较小，所以具有良好的耐腐蚀、耐高温的能力，故而在生活中运用广泛；对于氧化铝纤维，一般指以Al2O3为主要成分、含有少量的SiO2而组成的纤维。氧化铝纤维的强度略低，但其在高温力学性能、稳定性和抗蚀性表现优秀，对于这类复合材料，多采用泥浆法和溶胶法来制备氧化铝纤维增强的铝基复合材料。虽然以上纤维材料具有较高的强度，但是其相应的制备及加工工艺成本高昂，想获得分散性好的连续纤维难度较大，对于大多的工程应用而言性价比不高。对于复合材料而言，增强体的主要作用就是承受载荷，只要强度高于基体的材料就可用作于增强体，不锈钢纤维具有高于铝合金强度的特点，同时其价格低廉，容易获得，因此可以考虑采用不锈钢纤维增强铝合金，制备出复合材料，改善铝合金基体性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料，该复合材料成本低廉，纤维与基体界面结合良好，强化效果优异。本专利技术的另一目的还在于提供上述不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，具有较好的工业应用前景。为达到以上技术目的，本专利技术采取以下技术方案。本专利技术使用连续不锈钢纤维作为增强体材料，对铝合金进行增强处理。由于铁基纤维具有高比强度、高比模量、成本较低等特点，铝基材料具有一定的韧性以及耐腐蚀性，因此通过真空热压制备合成的复合材料具有优异的力学强度和耐腐蚀性能。一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料，该复合材料由连续增强体不锈钢纤维和铝合金基体组成，其中连续纤维含量控制在30-60％。该不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备方法包括以下步骤：根据铝合金板材尺寸、纤维取向及复合性能要求，在铝合金表面预制一定数量的凹槽；对铝合金进行酸洗、无水乙醇清洗；配制合成树脂，该合成树脂由以下组分按质量百分比组成：环氧树脂30～40％、固化剂4～10％、松香水25～35％和乙酸乙酯25～35％；将合成树脂均匀浸涂在不锈钢纤维表面，再将纤维整齐覆盖于铝合金表面的凹槽处，然后继续叠片一层新的铝合金板材，重复此过程，铝合金板材层数始终比不锈钢纤维层数多1层；随后将其放入烘箱内进行烘干处理；最后采用真空热压烧结炉，进行真空热压烧结，获得不锈钢纤维增强的铝合金复合材料。所述酸洗采用1～3％稀盐酸，浸泡时间为5～10分钟。所述固化剂为二乙烯三胺(DTA)。所述合成树脂的质量百分数组成为30～40％环氧树脂、4～10％固化剂、25～35％松香水、25～35％乙酸乙酯，首先将环氧树脂和固化剂混合，然后加入松香水和乙酸乙酯，缓慢搅拌。配制后应立即使用，避免挥发。所述烘干处理的温度为60～80℃，时间4～6小时。所述真空热压烧结的具体工艺为：由室温缓慢升温至180℃，保温70分钟，然后升至500～600℃，加压30～50Mpa，保温30～50分钟。与现有技术相比，本专利技术涉及的制备过程简单，成本低廉，所获得不锈钢纤维与铝合金的界面结合效果优异，复合材料的抗拉强度得到较大提高。附图说明图1为实施例1中不锈钢纤维增强铝合金复合材料的断面体视形貌图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步描述。需要说明的是，以下所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备过程如下：(1)选取5052Al-Mg合金板，将其线切割成尺寸为81×41×1mm的薄片，表面预制出一定数量的凹槽；配置浓度为1％稀盐酸，对铝合金进行酸洗，浸泡10分钟，然后用无水乙醇清洗风干；(2)称取质量分数比为：32％环氧树脂、6％固化剂、30％松香水、32％的乙酸乙酯，将环氧树脂和固化剂混合，然后加入松香水和乙酸乙酯，缓慢搅拌，配制合成树脂；(3)在不锈钢纤维表面浸涂适量合成树脂，再将纤维整齐覆盖于铝合金表面凹槽处，然后继续叠片一层新的铝合金板材，重复此过程，铝合金板的层数比不锈钢纤维层数多1层；(4)随后将其放入烘箱内进行烘干处理，温度为70℃，时间4小时；(5)最后采用真空热压烧结炉对已经固化试样进行真空热压烧结，具体工艺为：由室温缓慢升温至180℃，保温70分钟，然后升至550℃，加压30Mpa，保温30分钟，获得不锈钢纤维增强的铝基复合材料。图1为真空热压烧结后获得316L不锈钢纤维增强5052铝板的断面体视显微形貌图。从图中可以看出，钢丝纤维与铝合金基体的界面相容性较好，结合效果适中，有利于提高复合材料的力学性能。实施例2一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备过程同上，采用316L纤维，在600℃保温30min。实施例3一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备过程同上，采用304L纤维，在550℃保温30min。实施例4一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备过程同上，采用304L纤维，在600℃保温30min。对实施例1-4的复合材料进行抗拉强度测试，所得数据如表1所示。表1实施例1-4的复合材料抗拉强度测试结果根据表1中的数据可以看出，本专利技术能够显著提高铝合金基材的抗拉强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料，由连续增强体不锈钢纤维和铝合金基体组成，其中连续纤维含量控制在30‑60%。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料，由连续增强体不锈钢纤维和铝合金基体组成，其中连续纤维含量控制在30-60%。2.如权利要求1所述的一种不锈钢纤维增强铝合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：在铝合金表面预制一定数量的凹槽；对铝合金进行酸洗、无水乙醇清洗；配制合成树脂，该合成树脂由以下组分按质量百分比组成：环氧树脂30～40%、固化剂4～10%、松香水25～35%和乙酸乙酯25～35%；将合成树脂均匀浸涂在不锈钢纤维表面，再将纤维整齐覆盖于铝合金表面的凹槽处，然后继续叠片一层新的铝合金板材，重复此过程，铝合金板材层数始终比不锈钢纤维层数多1层；随后将其放入烘箱内进行烘干处理；最后采用真空热压烧结炉，进行真空热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进，黎帅，薛屺，徐永驰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51