[发明专利]一种Al2O3短纤维增强复合材料预制件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种挤压铸造成型法制备复合材料技术领域，尤其涉及Al₂O₃短纤维增强复合材料预制件的制备方法和工艺。

背景技术

挤压铸造成型法是将处于液态或半固态的熔体在压力作用下充满铸型，凝固和结晶的铸造工艺方法。其特点是在零件成形和凝固过程中，铸形加压部分或冲头处于可移动状态，使零件在压力下结晶并产生一定的变形，获得细小致密的组织和较高的力学性能。

采用挤压铸造成型制备Al₂O₃短纤维增强复合材料时，首先将增强纤维预制成一定形状的纤维预制件，将制作好的纤维预制件预置在成型模具型腔中，再通过模具冲头直接将基体合金熔液加压渗入预制件的空隙形成复合材料。

从国内采购的Al₂O₃短纤维是棉絮的，纤维长短不一，而且渣球较多，不能直接用于制备复合材料预制件。因此，制作预制件之前必须进行纤维的预处理，即将长度不一、杂乱排列的Al₂O₃短纤维粉碎到所需要的长度，国内通常采用机械压碎法，将短纤维装在模具中加压，由于纤维较脆，在压力下被粉碎。这种方法虽然简单，但是由于装模时候不能使杂乱的短纤维均匀分布，实际操作中堆积密度较高的部分在压力下破损得很厉害，而堆积密度较低部分受压力小，纤维破碎就不完善，导致粉碎后纤维长短相差大，难以控制，且粉碎时纤维飞扬，工作条件十分恶劣。

Al₂O₃短纤维预制件成型质量的好坏是影响复合材料性能的关键因素之一。国内、外有些单位通常预制件的方法是将压碎预处理后的纤维放入水中搅拌，加入一定量的粘结剂，混合均匀后，浇入预制件模具中，将水慢慢渗出，等到有一定强度时取出风干，然后再烘烤、加工。这样制成的预制件松紧率难以控制，而且制造周期很长，形状不规则，加工量大，制造成本高，并且难以满足批量生产条件下的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术所存在的Al₂O₃短纤维预制件制造周期长，形状不规则，加工量大，制造成本高，并且难以满足批量生产的缺点，提供一种制造周期短，形状规则，少加工或无加工，制造成本低，并且满足批量生产要求的Al₂O₃短纤维增强复合材料预制件的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Al₂O₃短纤维增强复合材料预制件的制备方法，其特征在于步骤为：

(1)Al₂O₃短纤维的预处理：将Al₂O₃短纤维放入机械液体粉碎装置中，加入水，进行搅拌粉碎和清洗，然后排水，再加入水进行搅拌粉碎和清洗，重复多次，最后捞出；

(2)Al₂O₃短纤维的烘干处理：将预处理后的Al₂O₃短纤维放入烘箱中烘烤，温度150～200摄氏度，时间15～20小时；

(3)AlXO₃短纤维预制件制作：将Al₂O₃短纤维和粘结剂以质量比1∶4～5比例，搅拌均匀，倒入到预制件的模具型腔中，合模加压，抽真空方式抽去部分水和粘结剂，合模加压压强20Mpa～30Mpa，保压时间15～30秒，真空度1×10^-2Pa以上，开模取件；

(4)Al₂O₃短纤维预制件烘干处理：烘干温度150～200摄氏度，烘干时间15～20小时；

(5)Al₂O₃短纤维预制件打磨处理：经过机械打磨，获得Al₂O₃短纤维增强复合材料预制件。

所述的预处理步骤中Al₂O₃短纤维和水质量比为1∶9～11。

所述的预处理步骤中重复多次采用2～3次。

所述的预处理步骤中搅拌速度采用80r/min～100r/min，搅拌时间20min～40min，搅拌后需要静置10～15min。

所述的粘结剂采用硅溶胶。