一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，包括以下步骤：S1.选材质A作为复合材料的增强相，将特定材质A与乙醇溶液混合、搅拌，将混悬液刷在铜基箔上，待酒精完全蒸发后将其放置于超声设备上；S2.利用超声设备电源开始超声固结；S3.一层铜箔刷一层材质A，反复进行步骤S1

【技术实现步骤摘要】
一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺


[0001]本申请属于复合材料制备领域，具体涉及一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺。

技术介绍

[0002]金属基复合材料(metal matrix composites)，简称(MMCs)是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。金属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等。目前，金属基复合材料制备常用的工艺有固态法、液态法、喷射成型法和原位生长法等，其中固态法需要在低温和高压下进行，温度不易控制且界面反应不严重；液态法需要真空下加压，工艺复杂、周期较长、且制备大尺寸的零件要求大型设备；喷射成型法凝固的过程比较复杂，过早凝固不难复合，过迟的凝固则使增强体发生上浮下沉而分布不均的问题；原位生长法对晶体的成长需要严格控制温度和成长参数等条件。基于此，本申请在现有技术的基础上优化改进了加工工艺，在保证其性能稳定的前提下，工艺简化成本更低，更有利于商业化。

技术实现思路

[0003]基于上述问题，本申请采用碳纳米管等力学、电学和化学性能较好的材质作为增强相，铜基为复合材料的基本相(基体)，用超声碎膜固结加脉冲电流通电加热镦压可以将铜和碳纳米管复合化，其技术方案为：
[0004]一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，包括以下步骤：r/>[0005]S1.选一种特定材质A作为复合材料的增强相，将特定材质A与乙醇溶液混合、搅拌，将混合液刷在铜基箔上，待酒精完全蒸发后将其放置于超声设备上；
[0006]S2.利用超声设备电源开始超声固结；
[0007]S3.一层铜箔刷一层特定材质A，反复进行步骤S1
‑
S2，直至复合材料的层数增至预设高度；
[0008]S4.将超声固结后的复合材料放置在脉冲电流加热设备的两个电极板之间，之后将复合材料和电极板一并放到C型液压机工作台上，加热并进行墩压。
[0009]进一步的，所述特定材质A为碳纳米管，石墨烯、碳纤维、金刚石、硼纤维中的任一种。
[0010]进一步的，步骤S1中，特定材质A与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml，所述铜基箔的厚度为0.05
‑
0.3mm。
[0011]进一步的，步骤S2中，超声设备的超声振幅为10
‑
50um，压力0.1
‑
0.5MPa。
[0012]进一步的，步骤S3中，复合材料层数的预设高度是0.5
‑
10mm，包括层特定材质A和多层铜箔。
[0013]进一步的，步骤S4中，所述脉冲电流加热设备包括脉冲电流通电电极和钨铜合金板，两者之间设有绝缘材料，所述脉冲电流通电电极、钨铜合金板上均设有多个不规则且连通的S型水槽，所述S型水槽与冷水处理机连接，脉冲电流通电电极与脉冲电源连接；脉冲电流通电电极电压10V
‑
80V，频率100Hz
‑
250 Hz，压力为1
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10Mpa，占空比为0.05～0.5；脉冲电流通电电极加热时间为600s，加热温度为900
‑
1300K。
[0014]进一步的，步骤S4中，C型液压机压力可调范围为1
‑
10MPa，墩压时间为一次性10s，连续进行5次墩压，使增强相与铜基箔高度润湿。
[0015]有益效果
[0016]1.脉冲电源对电极进行通电，电极发热使复合材料升温，每层的金属与增强相的结合更加紧密，使用脉冲通电结合在通电瞬间即可达到所要温度，而一旦电极两端不加电压，瞬间即可达到室温，同时经过C型液压机墩压，制备出来的材料外观平整一致，极少出现连接不良。
[0017]2.将整个电极加复合材料放到C型液压机中使复合材料进行脉冲多次通电结合，以获得结合致密的效果，使增强相与基体完全润湿，抗拉强度提升了30％。
附图说明
[0018]图1为碳纳米管与铜箔相互交叠示意图。
[0019]图2为超声固结示意图。
[0020]图3为脉冲电流电极通电加热墩压正视图。
[0021]图4为脉冲电流电极通电加热墩压侧视图。
[0022]图5为钨铜合金板结构示意图。
[0023]图中1
‑
铜基箔，2
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碳纳米管，3
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超声设备的超声工作台，4
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待超声复合材料，5
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超声设备的超声压头，6
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C型液压机，7
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冷却水装置，8
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脉冲电源，801
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液压柱，802
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液压机工作台，9
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脉冲电流加热设备，901
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脉冲电流通电电极，902
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绝缘材料，903
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钨铜合金，904
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S型水槽。
具体实施方式
[0024]以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
[0025]一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，包括以下步骤：
[0026]S1.选一种特定材质A作为复合材料的增强相，将特定材质A与乙醇溶液混合、搅拌，将混合液刷在铜基箔上，待酒精完全蒸发后将其放置于超声设备(现有技术)上；
[0027]所述特定材质A为碳纳米管，石墨烯、碳纤维、金刚石、硼纤维中的任一种。
[0028]特定材质A选用碳纳米管时，与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml(优选4mg:100ml)；特定材质A选用石墨烯时，与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml(优选5mg:100ml)；特定材质A选用碳纤维时，与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml(优选5mg:100ml)；特定材质A选用金刚石时，与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml(优选5mg:
100ml)；特定材质A选用硼纤维时，与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml(优选5mg:100ml)；所述铜基箔的厚度为0.05
‑
0.3mm。
[0029]S2.利用超声设备电源进行超声固结；超声设备的超声振幅为30um，压力0.1
‑
0.5MPa。
[0030]S3.一层铜箔刷一层特定材质A，反复进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.选一种特定材质A作为复合材料的增强相，将特定材质A与乙醇溶液混合、搅拌，将混合液刷在铜基箔上，待酒精完全蒸发后将其放置于超声设备上；S2.利用超声设备电源开始超声固结；S3.一层铜箔刷一层特定材质A，反复进行步骤S1
‑
S2，直至复合材料的层数增至预设高度；S4.将超声固结后的复合材料放置在脉冲电流加热设备的两个电极板之间，之后将复合材料和电极板一并放到C型液压机工作台上，加热并进行墩压。2.根据权利要求1所述的一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，其特征在于，所述特定材质A为碳纳米管，石墨烯、碳纤维、金刚石、硼纤维中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，其特征在于，步骤S1中，特定材质A与乙醇溶液的配置比为：1
‑
10mg:100ml，所述铜基箔的厚度为0.05
‑
0.3mm。4.根据权利要求1所述的一种超声固结加通电加热镦压复合材料短流程制备工艺，其特征在于，步骤S2中，超声设备的超声振幅为10
‑
50um，压力0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪涛，张鸿昌，孙磊，于子京，秦海峰，余果，牛绍宇，
申请(专利权)人：烟台产研鑫合新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：