[发明专利]一种提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法

说明书

一种提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法，本发明涉及提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法。本发明要解决目前碳纤维/铝基复合材料的界面反应及电化学反应所导致的复合材料易腐蚀的技术问题。方法：一、称料；二、将原料混熔，获得铝钇合金熔液；三、将碳纤维装入模具中预热，然后采用压力浸渗法，渗入铝钇合金熔液；四、热处理。本发明通过压力浸渗的方法使基体与增强体实现复合，并且利用元素Y在碳纤维与铝合金界面处的析出阻止碳纤维与铝发生界面反应，从而提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性能。本发明制备的碳纤维增强铝基复合材料可用于航空、航天、医疗和运动器材等多种领域。

技术领域

本发明涉及提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法。

背景技术

碳纤维增强铝基复合材料其自身有着比强度、比刚度高的优势，一直被认为是航天结构材料的首选。目前已率先采用碳纤维增强铝基复合材料用于制造火箭发动机的外壳、导弹仪器舱、卫星天线支架、航天站上支架安装板及高精度光学测量系统中的光学反射镜或反射镜的支架等。随着航天技术的不断发展对轻质碳纤维铝基耐腐蚀复合材料的需求越来越迫切。碳纤维增强铝基复合材料由于碳纤维和铝基体的接触和界面反应，会生成容易水解的Al4C3，造成复合材料的腐蚀；另外，碳纤维与铝基体存在较大的电极电位差，容易形成电偶腐蚀，所以碳纤维增强铝基复合材料相比于铝合金具有高的腐蚀性。通过阳极氧化或者镀膜的形式可以提高耐腐蚀性，但制备工艺复杂，制备周期长，生产成本高。

发明内容

本发明要解决目前碳纤维/铝基复合材料的界面反应及电化学反应所导致的复合材料易腐蚀的技术问题，而提供一种提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法。

一种提高碳纤维增强铝基复合材料的耐腐蚀性的方法，是按以下步骤进行的：

一、称料：按照质量分数称取0.05～3％的钇元素粉末和97～99.5％的铝合金；

二、混熔：利用高温加热熔融步骤一称取的铝合金并加入钇元素粉末进行搅拌，得到铝钇合金熔液；

三、成型：将碳纤维装入模具中预热，然后采用压力浸渗法，将步骤二获得的铝钇合金熔液倒入模具中，装载石墨压头，通过压力机施加压力，铝钇合金熔液渗入到碳纤维中，得到复合材料；

四、热处理：将步骤三得到的复合材料加热进行保温，控制保温温度为300～400℃，保温时间为0.5h～12h，然后炉冷至室温，获得碳纤维增强铝基复合材料，完成该方法。

进一步的，步骤一按照质量分数称取1.0％的钇元素粉末和99.0％的铝合金。

进一步的，步骤一所述铝合金为5xxx系铝合金或6xxx系铝合金。

进一步的，步骤二所述高温加热熔融温度为750℃。

进一步的，步骤二所述高温加热熔融温度为800℃。

进一步的，步骤二控制搅拌时间为30～60min。

进一步的，步骤三控制预热温度为500℃，预热时间为1h。

进一步的，步骤三所述压力浸渗法，控制浸渗压力为25～50MPa。

进一步的，步骤三所述碳纤维为M40J碳纤维。

进一步的，步骤四控制加热升温速率为100℃/h，加热升温程序为：先升温至100℃保温0.5h，然后升温至200℃保温0.5h，再升温至300～400℃。