[发明专利]一种碳化硅纤维增强金属基复合材料的微波成型方法

权利要求书

1.一种碳化硅纤维增强金属基复合材料的微波成型方法，其特征在于：采用微波能量穿透加热碳化硅连续纤维增强金属基复合材料，结合炉体压力，快速成型高性能的碳化硅纤维增强金属基复合材料；它包括以下步骤：

首先，采用静电将金属粉末喷涂到连续碳化硅纤维表面，通过控制静电喷涂时间调节纤维表面金属涂层的厚度；

其次，对静电喷涂后的纤维进行铺层，铺层后将其放入涂刷了脱模剂的模具内，并置于微波腔体内的工作台上，通过带活塞的模具冷压形成碳化硅纤维增强金属基复合材料预制体；

第三，按照碳化硅纤维增强金属基复合材料的加热工艺设置微波炉参数，同时通入保护气体，设置加压工艺，加热成型碳化硅纤维增强金属基复合材料；

最后，待加热和保温完成后，通过带活塞的模具热压碳化硅纤维增强金属基复合材料，抽真空排出气体杂质后，材料随炉冷却。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：工作台和带活塞的模具要求能够被微波穿透，其材料需选择不明显反射微波且耐高温的材料。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：碳化硅纤维增强金属基复合材料预制体的制作部分即在连续的碳化硅纤维表面静电喷涂一层金属粉末,并通过控制喷涂时间调节纤维表面金属涂层的厚度；对静电喷涂后的碳化硅纤维进行铺层和模具冷压形成碳化硅纤维增强金属基复合材料预制体。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碳化硅纤维增强金属基复合材料微波加热成型工艺是由微波炉在谐振腔内形成大功率（≥1KW）电磁场，从而使碳化硅纤维增强金属基复合材料吸收微波而均匀加热；同时，利用金属粉末在大功率（≥1KW）微波作用下的放电打火现象，实现碳化硅纤维增强金属基复合材料的快速成型；成型过程中采用红外热像仪实时测量碳化硅纤维增强金属基复合材料的温度，并根据测量到的温度和设置的加热温度自动调节微波功率均匀加热碳化硅纤维增强金属基复合材料；保持此状态直至加热完成，材料随炉冷却，完成碳化硅纤维增强金属基复合材料成型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：碳化硅纤维增强金属基复合材料的温度在大功率微波作用下开始迅速升高时，炉内压力维持在标准大气压或较低压力，并保持此状态到加热和保温结束，以保证碳化硅纤维增强金属基复合材料在熔化成型过程中空隙和气泡的排出；加热和保温结束后，通过带活塞的模具热压复合材料使其致密均匀，同时对腔体抽真空(≤-0.98MPa)及时排出杂质气体；材料随炉冷却时，增加炉体压力，并维持炉体高压(≥1MPa)直至碳化硅纤维增强金属基复合材料冷却至室温，以保证材料具有较好的成型后性能，所述控制炉内压力的压力系统在成型过程中的加压速率和时机可控。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：碳化硅纤维增强金属基复合材料在大功率微波作用下会快速升温并伴随着金属颗粒间放电打火，为了避免金属基体在成型过程中被氧化，除抽真空期间外应在材料成型期间始终向炉体内充入惰性气体保护，所述惰性气体在材料成型过程中的充气速率和时机可控。