[发明专利]提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法

权利要求书

1.提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法是通过下述步骤进行的：一、根据预制块中晶须和碳纳米管的体积分数及预制块的高度，按照m＝0.25×π×D²×H×V_f×ρ分别称取直径为0.1～1μm的硼酸铝晶须和直径为10～30nm的碳纳米管，其中，m是需要称取的晶须或碳纳米管的质量，m的单位：g，D是预制块的直径，D的单位：cm，H是预制块的高度，H的单位：cm，V_f是预制块中晶须或碳纳米管的体积百分数，ρ是晶须或碳纳米管的密度，ρ的单位：g/cm³，晶须为硼酸铝晶须；二、将步骤一称取的碳纳米管纯化，再用蒸馏水稀释20～40倍后用微孔滤膜进行负压过滤，过滤过程中不断添加蒸馏水直到过滤出溶液的pH值为6.5～7.5；三、再用蒸馏水将微孔滤膜上的碳纳米管冲洗下来，得到碳纳米管悬浊液，其中碳纳米管悬浊液中碳纳米管质量与蒸馏水的体积的比例为1克：100毫升；四、将碳纳米管悬浊液超声分散5分钟，然后机械搅拌10分钟；五、重复步骤四的操作三次；六、将步骤一称取的晶须用氢氟酸酸洗后放入经步骤五处理的碳纳米管悬浊液中，再加入硅胶粘结剂得到混合料，硅胶粘结剂体积与步骤一晶须质量比为2毫升：1克，然后将混合料超声分散0.5～1小时，再机械搅拌同时在80～100℃条件下加热至混合料体积在30(m_W/3.2)～40(m_W/3.2)，m_W是预制块中晶须质量，m_W的单位为g，得到糊状混合物；七、将糊状混合物倒入模具中，在室温下保持12～24小时，将压头放入模具中加压至预制块的高度，保压10～20分钟，脱模，得到预制块；八、将预制块在室温下放置24～48小时，然后放入烘干箱内烘干，再放入烧结炉内进行真空烧结；九、将经烧结处理的预制块放入钢模具中，预制块与钢模具之间的缝隙长度为5～10mm，用纯铝粉将预制块和模具间的缝隙填平，随后在预制块和纯铝粉表面撒上2～4毫米厚的粒度200目的氧化铝粉，再在模具外面放上环形电阻加热炉，升温到520～570℃后保温至少三十分钟；十、将纯铝加热到820～870℃并保温至少三十分钟，然后浇注到经步骤九处理的预制块模具中，施加5MPa的压力，保压20秒，升压至150MPa，保压5分钟，随炉冷却，即完成了对晶须增强纯铝基复合材料的强度和塑性提高。

2.根据权利要求1所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤一中所述的碳纳米管在预制块中体积百分数为0.2～0.6％，晶须在预制块中体积百分数为18～25％。

3.根据权利要求1或2所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤一所述的碳纳米管表面镀覆有金属镍，碳纳米管表面的镍层为连续和不连续的两种。

4.根据权利要求3所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤二中所述的碳纳米管纯化是将碳纳米管放入浓硝酸中，在120℃条件下加热回流10小时；其中每50毫升浓硝酸中加入1克碳纳米管，浓硝酸的质量浓度为67％。

5.根据权利要求3所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤二中所述的碳纳米管纯化是将碳纳米管放入由浓硫酸和浓硝酸按3∶1体积比组成的混合酸中，在室温下搅拌24～48小时。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤六中用氢氟酸酸洗晶须是按150g晶须、75毫升氢氟酸和200毫升蒸馏水的配比将晶须加入氢氟酸和蒸馏水中，机械搅拌0.5～3h后放置24h。

7.根据权利要求6所述的提高晶须增强纯铝基复合材料强度和塑性的方法，其特征在于步骤六中所述的硅胶粘结剂由聚乙烯醇、硅溶胶、丙三醇和水按1∶1∶1∶15的质量比制成的；所述硅胶粘结剂制备方法如下：将蒸馏水加热至80～90℃，加入聚乙烯醇，不断搅拌使其完全溶解，随后加入丙三醇，搅拌均匀，最后加入硅溶胶，搅拌均匀后冷却即可。