[发明专利]一种碳纤维增强镁基复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维增强镁基复合板的制备方法，属有色金属复合材料制备及应用的技术领域。

背景技术

镁及镁合金是当今世界应用和发展最快的有色金属材料，镁合金具有高比强度、高比刚度、高弹性模量及优良的抗震减噪性和良好的铸造性，但也存在强度低、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。

金属基复合材料是一种新型的材料，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、强度、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。

发明内容

发明目的

本发明目的是针对背景技术的状况，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强度、刚度，并扩大镁基复合板的使用范围。

技术方案

本发明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为计量单位

制备方法如下：

(1)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≥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±0.01g、锌块17.43g±0.01g、铝块0.35g±0.01g置于感应熔炼炉内的坩埚中；

②抽取炉内空气，使炉内气压≤1Pa，然后输入氩气，氩气输入速度为80cm³/min，使炉内压强保持在1个大气压；

③开启感应熔炼炉加热器，使炉内温度升温至360℃±2℃，在此温度恒温、保温、熔炼5min±1min，然后停止加热，使其随炉冷却至25℃，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≤0.109mm；

(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50mm×50mm×500mm，用不锈钢材料制作，型腔表面粗糙度为Ra0.16-0.32μm；

(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≤1Pa，然后输入氩气，氩气输入速度为80cm³/min，使炉内压强保持在1个大气压，然后加热至600℃±5℃，恒温保温30min±1min，然后停止加热，随炉冷却至25℃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力机上进行的，是在通槽开合式模具内，在加热、振动、压力状态下完成的；

①将通槽开合式模具垂直安装在压力机的振动工作台上；

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；