[发明专利]一种合金型材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种合金型材及其制备方法，包括由合金材料制成的型材基体，所述型材基体表面具有多孔微弧氧化层，所述微弧氧化层表面覆盖有碳纤维缠绕层。本发明的合金型材兼具轻质性、高强度和高耐热性；另外，本发明的方法适于工业生产，成本低，易于操作，适用于需要轻质、超高瞬时温度、高强度和高耐磨性的合金型材的制备，保证合金型材耐受高瞬时温度的同时具有内外一致的高强度，而不会造成型材基体与表面处理层分离的状态。

技术领域

本发明属于合金领域，涉及一种合金型材及其制备方法，尤其涉及一种采用表面微弧氧化及碳纤维缠绕的方法制备的轻质高强度合金管材。

背景技术

Ti基合金具有高强度、高模量、轻质量、低密度、高热导性、高熔点、强抗氧化和抗腐蚀等优异的性能。作为最具前景的高性能轻质结构材料之一，Ti-Al合金被广泛运用于航空航天、高铁和汽车等行业。然而，由于其室温脆性大,延展性较差，且表面耐热性能不足，易磨损的缺点极大地阻碍了其实际应用。特别是在军工领域，制备管材材料时，需要接触面可耐受的屈服强度到达1000MPa以上，瞬时温度到达1000℃以上，并且要求在满足以上强度和耐受温度的前提下，其比重应尽量降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有高强度和高耐热性的合金型材及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种合金型材，包括由合金材料制成的型材基体，所述型材基体表面具有多孔微弧氧化层，所述微弧氧化层表面覆盖有碳纤维缠绕层。

所述碳纤维缠绕层包括碳纤维和粘接剂；优选地，所述粘接剂部分渗入微弧氧化层的空隙中，这样微弧氧化层中的粘接剂和碳纤维缠绕层中的粘接剂连成一体，形成连续相，大大增强碳纤维缠绕层与型材基体之间的结合力。

所述粘接剂包含热固性树脂，优选地，所述热固性树脂包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的一种或多种。

优选地，所述粘接剂为热固性树脂。进一步，所述热固性树脂部分浸入到微弧氧化层的孔隙中。

所述微弧氧化层的厚度为10-100微米，优选为20-80微米。

所述合金型材包括合金管材、合金棒材和合金块中的一种；优选地，所述型材为合金管材。

所述的合金为镁合金、铝合金、钛合金，优选的为钛合金。

所述合金型材为合金管材，所述碳纤维缠绕层的厚度为合金管材管壁厚度的5-50％。

如上所述的合金型材的制备方法，包括如下步骤：

1)对型材基体进行微弧氧化处理，获得表面具有微弧氧化层的型材坯体；

2)对步骤1)获得的型材坯体进行碳纤维缠绕处理，获得合金型材成品。

步骤1)之前，还包括对型材基体进行表面处理的步骤。

进一步地，所述表面处理步骤为本领域常规的表面清洁步骤，优选的，对型材基体依次进行机械抛光，清洗，脱脂和酸碱洗处理，最后将型材基体洗至中性后烘干备用，

优选的，步骤1)中，微弧氧化处理过程中进行恒电流控制，电流密度为10～15A/dm²，同时对电解溶液进行搅拌，氧化时间为10-60min，电解液温度大于65℃；优选的，所述电解液主要由5～25g/L的Na₂SO₄溶液、5～20g/L的NaCl溶液、3～10g/L的Na₅P₃O₁₀溶液、1～3g/L的NaOH溶液、表面活性剂和去离子水配置而成；进一步地，所述表面活性剂为脂肪酸甲脂乙氧基化物、醇醚硫酸盐、醇醚磷酸盐、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中其中一种，其总添加量为1～3g/L。