[发明专利]织造碳纤维增强的钢基体复合材料

权利要求书

1.复合材料，包含：

选自钢和钛的烧结金属纳米颗粒的连续基体；和

至少一个增强碳纤维，该至少一个增强碳纤维至少部分被包封在该连续基体内。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其中该至少一个增强碳纤维完全被包封在该连续基体内。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其中该至少一个增强碳纤维部分被包封在该连续基体内。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其中该至少一个增强碳纤维包含多个空间分离的增强碳纤维层。

5.根据权利要求1所述的复合材料，具有小于7g/cm³的密度。

6.根据权利要求1所述的复合材料，具有小于6g/cm³的密度。

7.根据权利要求1所述的复合材料，具有小于5g/cm³的密度。

8.根据权利要求1所述的复合材料，其中该连续基体包含铁、碳和选自Mn、Ni、Cr、Mo、B、Ti、V、W、Co、Nb、P、S和Si的至少一种元素的合金。

9.复合材料，包含：

包含碳纤维和陶瓷纤维的组合的至少一个增强纤维结构；

设置在该至少一个增强纤维结构周围的烧结钢纳米颗粒的连续钢基体。

10.根据权利要求9所述的复合材料，具有小于7g/cm³的密度。

11.根据权利要求9所述的复合材料，具有小于6g/cm³的密度。

12.根据权利要求9所述的复合材料，具有小于5g/cm³的密度。

13.根据权利要求9所述的复合材料，其中该连续基体包含铁、碳和选自Mn、Ni、Cr、Mo、B、Ti、V、W、Co、Nb、P、S和Si的至少一种元素的合金。

14.用于制备复合材料的方法，该方法包括：

提供钢纳米颗粒；

组合该钢纳米颗粒与增强碳纤维组分以产生未退火组合物；和

烧结该钢纳米颗粒以产生钢基体。

15.根据权利要求14所述的方法，其中该钢纳米颗粒具有小于约20nm的平均最大尺寸。

16.根据权利要求15所述的方法，包括通过以下合成该钢纳米颗粒：使阴离子元素试剂配合物(AERC)与溶剂接触，该AERC具有下式：

Fe_aC_bM_d·X_y，

其中Fe是单质铁，形式上为零氧化态；C是单质碳，形式上为零氧化态；M表示为零氧化态的一种或多种元素，该一种或多种元素中每种选自Mn、Ni、Cr、Mo、B、Ti、V、W、Co、Nb、P、S和Si；X是氢化物分子；a是大于零的分数或整数值；b是大于零的分数或整数值；d是大于或等于零的分数或整数值；和y是大于或等于零的分数或整数值。

17.根据权利要求16所述的方法，包括通过球磨混合物形成AERC，该混合物包含：

氢化物分子的粉末；和

包括铁粉末和碳粉末的预制钢混合物。

18.根据权利要求17所述的方法，其中该预制钢混合物包含选自Mn、Ni、Cr、Mo、B、Ti、V、W、Co、Nb、P、S和Si的一种或多种元素的粉末。

19.根据权利要求14所述的方法，其中提供钢纳米颗粒包括通过以下工艺合成钢纳米颗粒，该工艺包括：

使钢-AERC与配体接触，该钢-AERC具有下式：

Fe_aC_bM_d·X_y，

其中Fe是单质铁，形式上为零氧化态；C是单质碳，形式上为零氧化态；M表示为零氧化态的一种或多种元素，该一种或多种元素中每种选自Mn、Ni、Cr、Mo、B、Ti、V、W、Co、Nb、P、S和Si；X是氢化物分子；a是大于零的分数或整数值；b是大于零的分数或整数值；d是大于或等于零的分数或整数值；和y是大于零的分数或整数值。