[发明专利]一种连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：具体步骤如下：

（1）、连续纤维增强金属基复合材料的真空气压浸渗制备：首先进行纤维预制体的编织成形，再根据纤维预制体结构形状设计模具，并制备出含碳量大于99.99%的高纯石墨浸渗模具，后将不锈钢板材、不锈钢管材及内嵌有纤维预制体的高纯石墨浸渗模具进行焊接封装，仅在升液管的顶部留有开口；将封装好的内嵌纤维预制体的高纯石墨浸渗模具，升液管的开口朝下放置于真空气压浸渗设备的上室，将熔炼好的温度为680-1050℃液态基体合金放置于真空气压浸渗设备的下室，密封浸渗上室、下室，随后开始对浸渗上室、下室同时抽真空至真空度小于200Pa，停止抽真空，充入纯度99.99%以上的氩气反复洗炉2-4次后；再次对浸渗室开始抽真空，至真空度小于100Pa，开始对纤维预制体加热，当纤维预制体温度达到设定的加预温度300℃-900℃后，提升真空气压浸渗设备的下室；再迅速充入氩气或氮气加压至1-12MPa，进行复合材料的气压浸渗，浸渗压力保持在1-12MPa，保压时间1-120min，浸渗完成后，真空气压浸渗设备的浸渗上室、下室开始泄压，直至浸渗上室、下室内的气体压力下降至大气压力，待复合材料冷至100℃--室温之间的温度后取出，再进行脱模处理；

（2）、将步骤（1）制备的连续纤维增强金属基复合材料进行线切割加工、表面抛光处理及用丙酮或酒精清洗干净，得到表面整洁的复合材料构件；

（3）、将步骤（2）处理好的复合材料构件，装入并固定在深冷处理用的石墨模具内；

（4）、将步骤（3）固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件直接放入液氮容器中或深冷设备内，密闭容器后进行深冷处理；

（5）、将步骤（4）处理后的固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件再次深冷处理，其过程与步骤（4）一致，反复进行上述步骤（4）的次数为2-15次，即得到经多次深冷循环和不同回温的组合工艺处理的连续纤维增强金属基复合材料。

2.根据权利要求1所述的连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的纤维为细丝碳纤维、细丝氧化铝纤维或细丝碳化硅纤维中的一种；基体合金为铝合金、镁合金或铜合金中的一种。

3.根据权利要求1所述的连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的深冷处理工艺是直接将固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件浸泡在液氮环境中快速降温，降温速率大于40℃/min，待深冷保温时间达到要求后，取出固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件置于大气中回升至室温，即完成一次深冷处理。

4.根据权利要求1所述的连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的深冷处理工艺是直接将固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件浸泡在液氮环境中快速降温，降温速率大于40℃/min，待深冷保温时间达到要求后，取出固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件放入25～100℃的水浴中快速回温，即完成一次深冷处理。

5.根据权利要求1所述的连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的深冷处理工艺是直接将固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件浸泡在液氮环境中快速降温，降温速率大于40℃/min，待深冷保温时间达到要求后，取出固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件放置于热处理炉内快速升温至100-350℃并保持20-1200min后，再放置炉外冷却至室温，即完成一次深冷处理。

6.根据权利要求1所述的连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的深冷处理工艺是采用深冷设备控制下的缓慢降温，降温速度为1℃/min-40℃/min，待深冷保温时间达到要求后，取出固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件置于大气中回升至室温，即完成一次深冷处理。