一种碳纤维增强镁基复合板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维增强镁基复合板的制备方法，是针对镁合金板强度低、耐磨性差的实际情况，在两镁合金板之间加填碳纤维布、镁锌铝共晶合金粉，在加热360℃、压强5MPa，振动频率3000次/min下，压制成碳纤维增强镁基复合层状板，然后在辊轧机进行轧制，制成碳纤维增强镁基复合板，复合板为5层结构，镁锌铝共晶合金粉浸润碳纤维布，与镁合金板形成浆料结合，复合板界面抗拉强度达20MPa，金相组织结构更加致密，此制备方法工艺先进合理，量值数据详实准确，利于工业化生产，是十分理想的制备碳纤维增强镁基复合板的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属有色金属复合材料制备及应用的

技术介绍
镁及镁合金是当今世界应用和发展最快的有色金属材料，镁合金具有高比強度、高比刚度、高弹性模量及优良的抗震减噪性和良好的鋳造性，但也存在強度低、塑性差、耐腐蚀性差及易燃等缺陷，也极大的影响了镁及镁合金的应用。金属基复合材料是ー种新型的材料，既具备金属的特性，又可提高材料的力学性能，例如较高的硬度、強度、韧性、耐高温及导电导热性能，目前，最常用的金属基复合材料是铝、镁轻金属复合材料。碳纤维是由碳元素组成的特种纤维，具有重量轻、纤度好、抗拉强度高等特点，同时还具有耐高温、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等特性，可与金属材料结合，制成金属基复合材料。目前，对于碳纤维增强金属基复合材料的制备，主要存在碳纤维与金属润湿性差、易反应生成脆性化合物、损伤碳纤维等问题，常采用对纤维表面处理和涂覆，或者是通过压力铸造来实现。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术目的是针对
技术介绍
的状況，采用镁合金板与碳纤维、镁锌铝共晶合金粉结合制成镁基多层复合板，以大幅度提高镁基复合板的強度、刚度，并扩大镁基复合板的使用范围。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为镁合金板、碳纤维布、镁块、铝块、锌块、去离子水、丙酮、氩气、砂纸，其组合准备用量如下以毫米、克、毫升、厘米3为计量単位 镁合金板AZ3150mmx50mmx0.5mm 3 块碳纤维布50mmx50mmx0.15mm 2 块镁块Mg15,40g±0.01g铝块Al0.35g±0.01 g锌块Zn17.43g 土 O.Olg去离子水H2O2000ml±20ml丙酮C3H6OIOOOml ±5ml氩气Ar40000cm3±100 cm3砂纸碳化硅 600 目200mmx200mmx0.5mm I 张制备方法如下(I)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制；镁合金板固态固体碳纤维布固态固体含碳量ミ95%镁块固态固体99.0%铝块固态固体99.0%锌块固态固体99.0%去离子水液态液体99.9%丙酮液态液体99.9%氩气气态气体99.99%砂纸固态固体(2)制备镁锌铝共晶合金粉制备镁锌铝共晶合金粉是在感应熔炼炉中进行的；①将镁块15. 40g±0. Olg、锌块 17. 43g±0. Olg、铝块O. 35g±0. Olg置于感应熔炼炉内的坩埚中；②抽取炉内空气，使炉内气压彡IPa，然后输入氩气，氩气输入速度为80cm3/min，使炉内压强保持在I个大气压；③开启感应熔炼炉加热器，使炉内温度升温至360°C ±2°C，在此温度恒温、保温、熔炼5min±lmin，然后停止加热，使其随炉冷却至25°C，然后取出镁锌铝共晶合金锭；④将镁锌铝共晶合金锭机械切割成镁锌铝共晶合金块；⑤将镁锌铝共晶合金块置于粉碎机内粉碎，然后用140目筛网过筛，粉碎、过筛反复进行，成镁锌铝共晶合金粉，粉体颗粒直径< O. 109mm ；(3)制备通槽开合式模具通槽开合式模具呈矩形筒状，模具型腔尺寸为50mmX 50mmX 500mm,用不锈钢材料制作，型腔表面粗糙度为RaO. 16-0. 32 μ m ;(4)处理碳纤维布①将2块碳纤维布放入真空热处理炉中，先抽取炉内空气，使炉内气压< IPa，然后输入氩气，氩气输入速度为80cm3/min，使炉内压强保持在I个大气压，然后加热至6000C ±5°C，恒温保温30min±lmin，然后停止加热，随炉冷却至25°C取出；②将热处理后的碳纤维布置于烧杯中，用200ml丙酮清洗，清洗后晾干；(5)压制碳纤维增强镁基复合层板 制备碳纤维增强镁基复合层板是在加热振动压カ机上进行的，是在通槽开合式模具内，在加热、振动、压カ状态下完成的；①将通槽开合式模具垂直安装在压カ机的振动工作台上；②将下电阻加热器垂直安装在通槽开合式模具底部，平面部向上，并接通加热电源；③在下电阻加热器的平面上置放镁合金板，在镁合金板上用喷粉器均匀喷洒镁锌铝共晶合金粉O. 35g±0. Olg,厚度O. 2mm±0. 05mm,在镁锌铝共晶合金粉上部平整铺设I块碳纤维布，在碳纤维布上部用喷粉器均匀喷洒镁锌铝共晶合金粉O. 35g±0. Olg，厚度O. 2mm±0. 05mm，在镁锌铝共晶合金粉上部置放镁合金板，然后再用喷粉器均匀喷洒镁锌铝共晶合金粉O. 35g±0. Olg,厚度O. 2mm±0. 05mm，在镁锌铝共晶合金粉上部平整铺设I块碳纤维布，在碳纤维布上部用喷粉器均匀喷洒镁锌铝共晶合金粉O. 35g±0. Olg，厚度O. 2mm±0. 05mm,在镁锌招共晶合金粉上部置放镁合金板,在镁合金板上部垂直置放上电阻加热器，并接通加热电源，平面部压在镁合金板上，在上电阻加热器上部置放上压块，在上压块上由压カ机压头压住，压头连接压カ电机；④开启上下电阻加热器，加热温度均为360°C ±5°C ；⑤开启压カ电机，使压カ电机压强逐渐增至5MPa ；⑥开启振动工作台，振动频率为3000次/min，加热、加压、振动时间为30min + 2min ；⑦在加热、加压、振动过程中，各层间的空气排出，镁锌铝共晶合金粉熔化、粘合，成层状结构；⑧关闭上、下电阻加热器，关闭压カ电机，振动工作台停止振动，使层状复合板趁热立即转入轧制；⑨打开通槽开合式模具，拉升上电阻加热器，取出层状复合板，即镁基复合层板；(6)轧制碳纤维增强镁基复合层板碳纤维增强镁基复合层板的轧制是在辊轧机上进行的，是在上、下轧辊相向转动下完成的；①将镁基复合层板置于上轧辊和下轧辊之间，正面送料、反面出料，调整好轧制变形尺寸，调整好上轧辊和下轧辊的转动方向和速度，上轧辊转动方向为顺时针，下轧辊转动方向为逆时针；②开启上轧辊、下轧辊，使其同步转动，镁合金复合层板由正面送进，反面轧出，轧制速度为100mm/s,轧制道次为I道次,轧制后为碳纤维增强镁基复合板；(7)低温回火处理将碳纤维增强镁基复合板置于热处理炉中，进行低温回火处理，回火温度1500C ±5°C，回火时间120min±5min ;回火后，停止加热，使其随炉冷却至25°C ；(8)修正切边，表面处理①将低温回火处理的 碳纤维增强镁基复合板置于平板上，用机械切边，成方形；②用砂纸打磨复合板表面及周边，使表面光洁；(9)检测、化验、分析、表征对制备的碳纤维增强镁基复合板的形貌、色泽、化学成分、金相组织、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；用金相显微镜和扫描电子显微镜及X射线能谱仪进行显微组织观察和化学成分分析；用X射线衍射仪进行层间物相分析；用电子万能试验机进行结合強度测试；结论碳纤维增强镁基复合板为5层结构，即镁合金板层+碳纤维层+镁合金板层+碳纤维层+镁合金板层，镁锌铝共晶合金粉在加热、振动、加压过程中浸润碳纤维层；碳纤维增强镁合金复合板界面抗拉强度为20MPa ；(10)包装储存对制备的碳纤维增强镁基复合板用软质材料包装，储存于干燥、洁净环境，要防潮、防氧化、防酸碱盐侵蚀，储存温度20°C ±2°C，相対湿度< 10%。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对镁合金板強度低、耐磨性差的实际情况，在加热和振动的压力机上进行压制，然后在辊轧机上进行轧制，在镁合金板中间加填碳纤维布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟，池成忠，李线绒，赵兴国，刘沈阳，张建军，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：