一种提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度的方法技术

一种提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度的方法，本发明专利技术涉及轻质高刚度结构材料领域，具体涉及Cf/Al复合材料复杂构件的制备方法。本发明专利技术要解决现有碳纤维增强铝复合材料存在层间剪切强度低的技术问题。方法：一、球磨Si粉；二、酸洗过滤Si粉；三、球磨混合纳米Si粉和短切碳纤维；四、生长SiCnw；五、纤维布表面涂覆SiCnw；六、压力浸渗制备复合材料。本发明专利技术方法克服了直接在碳纤维布表面生长SiCnw造成的碳纤维损伤问题，解决了SiCnw易团聚、在纤维布表面涂覆不均的问题，同时不添加难以去除的树脂浆料。该方法能够应用于Cf/Al复合材料复杂构件的制备过程，提升Cf/Al复合材料复杂构件的层间剪切强度和弯曲强度。本发明专利技术用于提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度的方法
本专利技术涉及轻质高刚度结构材料领域，具体涉及Cf/Al复合材料复杂构件的制备方法。
技术介绍
碳纤维增强铝(Cf/Al)复合材料具有高比强度、高比模量的特点，在航空、航天、交通等领域拥有广泛的应用前景。但是其层间区域的基体性能和界面结合性能较弱，容易产生分层损伤，将降低Cf/Al复合材料的强度和刚度，导致材料在服役过程中提前失效。研究表明，在复合材料层间引入晶须、颗粒等弥散增强体(SiCnw、纳米碳纤维等)可以同时显著提升其层间剪切强度和面内弯曲强度。目前弥散增强体常用的引入方法主要有原位生长、化学吸附、电泳沉积、浆料涂覆等。对于Cf/Al复合材料大尺寸复杂构件，一般采用先铺设碳纤维布制备预制体，再浸渗铝合金的方法制备而成。所以，在碳纤维表面原位生长、化学吸附、电泳沉积纳米弥散增强体的方法不适用于制备大尺寸复杂构件，而浆料涂覆法的弊端在于难以均匀分散纳米增强体，并且树脂浆料难以去除干净，对Cf/Al复合材料力学性能不利。因此，如何在碳纤维布表面均匀涂覆纳米增强体，同时不引入杂质是目前急需解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：/n一、球磨Si粉：将微米级Si粉、球磨球和无水乙醇放入球磨罐中，在保护气氛下，控制球料比为(15～25)：1，转速为400～500r/min，获得纳米Si粉；/n二、酸洗过滤Si粉：采用酸溶液浸泡步骤一获得的纳米Si粉，然后采用蒸馏水多次冲洗，抽滤，获得处理后的纳米Si粉；/n三、球磨混粉：将短切碳纤维、无水乙醇、球磨球和步骤二处理后的纳米Si粉放入球磨罐中，在保护气氛下，进行球磨混合；控制短切碳纤维与纳米Si粉质量比为(1～3):1，球料比为(2～5)：1，转速为100～150r/min，球磨10...

【技术特征摘要】
1.一种提高Cf/Al复合材料复杂构件层间剪切强度的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、球磨Si粉：将微米级Si粉、球磨球和无水乙醇放入球磨罐中，在保护气氛下，控制球料比为(15～25)：1，转速为400～500r/min，获得纳米Si粉；
二、酸洗过滤Si粉：采用酸溶液浸泡步骤一获得的纳米Si粉，然后采用蒸馏水多次冲洗，抽滤，获得处理后的纳米Si粉；
三、球磨混粉：将短切碳纤维、无水乙醇、球磨球和步骤二处理后的纳米Si粉放入球磨罐中，在保护气氛下，进行球磨混合；控制短切碳纤维与纳米Si粉质量比为(1～3):1，球料比为(2～5)：1，转速为100～150r/min，球磨10～20h，获得混合粉末，然后烘干；
四、高温生长SiCnw：将步骤三烘干的混合粉末放入管式炉中，在保护气氛下，升温进行SiCnw生长工艺，然后随炉冷却，获得生长SiCnw的短切碳纤维；其中所述SiCnw生长工艺参数：温度为1000～1200℃，保温时间为1～5h；
五、涂覆SiCnw：将步骤四获得生长SiCnw的短切碳纤维与溶剂混合，然后涂覆在碳纤维布表面，再将碳纤维布叠层铺设，装模，烘干，获得构件预制体；
六、压力浸渗制备复合材料：采用压力浸渗法将铝合金渗入步骤五获得的构件预制体中，冷却后脱模，机械加工，获得Cf/Al复合材料复杂构件，完成该方法。


2.根据权利要求1所述的一种提高Cf/Al复合材料复...

【专利技术属性】
技术研发人员：康鹏超，刘豪，芶华松，陈国钦，辛玲，杨宁，姜龙涛，张强，修子扬，杨文澍，周畅，乔菁，武高辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23