[发明专利]一种CNTs/Al-Li高强复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种CNTs/Al‑Li高强复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：1、称取异丙醇溶液、两性离子分散剂、2195合金粉末、多壁型CNTs以及氧化锆磨球，将异丙醇溶液和两性离子分散剂进行混合，然后加入多壁型CNTs进行超声分散，最后置于振动混粉机中混合得到CNTs溶液；2、将2195合金粉末和氧化锆磨球以及CNTs溶液加入球磨罐中进行球磨、静置，然后干燥得到预制粉末B；3、将预制粉末B进行预压，然后再进行烧结，得到复合材料C；4、采用马弗炉对复合材料C进行预热，然后采用挤压机进行挤压得到复合型材D；5、对复合型材D进行固溶处理和时效处理得到CNTs/Al‑Li高强复合材料。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种CNTs/Al-Li高强复合材料的制备方法。

背景技术

铝合金具有高比强度、刚度和良好的耐腐蚀性能，已成为重要的箭体结构轻量化材料。为满足新一代运载火箭的发展要求，提高火箭的有效运载能力，迫切需要实现箭体结构零件轻量化。与此同时，新一代运载火箭需要实现型号的通用化、组合化和系列化，建成型谱化系列，以适应不同有效载荷的发射。这就要求箭体结构零件成形时具有更高的尺寸精度，以减少人工修整、提高生产效率，且能满足自动化装配要求。

对于高强铝合金，主要以Al-Cu-Mg为基的2系铝合金和以Al-Zn-Mg-Cu为基的7系铝合金为主。铝基复合材料的制备中，基体的选择可纯铝，也可采用各种常规铝合金。当前常见的工业铝合金中，可通过添加特定的金属元素改善某些性能，如Mg、Ni或者Bi、Be等以达到改善硬度或者流动性，形成了成熟的工业铝基材料体系。该体系分为Al-Si、Al-Mg、Al-Li、Al-Fe和Al-Cu等。相对常规铝合金，铝锂合金具有更轻的质量和更高的强度，可更大程度地实现箭体结构零件轻量化。其中2195铝锂合金替代2219铝合金，可使结构强度提高40％，质量减轻10％。尽管如此，铝锂合金的强度和延伸率仍需要进一步提升，以扩大其在航空航天装备中的应用比例。

发明内容

本发明的目的是提供一种CNTs/Al-Li高强复合材料的制备方法，解决了现有技术中存在的铝锂合金的强度和延伸率差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种CNTs/Al-Li高强复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、称取异丙醇溶液、两性离子分散剂、2195合金粉末、多壁型CNTs以及氧化锆磨球，将异丙醇溶液和两性离子分散剂加入容器中进行混合，然后加入多壁型CNTs并进行超声分散，最后置于振动混粉机中混合得到CNTs溶液；

步骤2、将步骤1称取的2195合金粉末和氧化锆磨球以及步骤1得到的CNTs溶液加入球磨罐中进行球磨，球磨后静置，然后去除悬浮溶液后进行干燥得到预制粉末B；

步骤3、将步骤2得到的预制粉末B先进行预压得到预压坯体，然后采用快速热压烧结炉进行烧结，得到复合材料C；

步骤4、先采用马弗炉对步骤3得到的复合材料C进行预热，然后采用挤压机对预热后的复合材料C进行挤压得到挤压态的复合型材D；

步骤5、对复合型材D进行固溶处理和时效处理得到CNTs/Al-Li高强复合材料。

本发明的特点还在于：

步骤1称取的多壁型CNTs、两性离子分散剂和异丙醇溶液的质量比为0.5-1.5:0.1-2:100-200，异丙醇溶液与2195合金粉末的质量比为1-1.5:1，氧化锆磨球与2195合金粉末的质量比为5-10:1。

步骤1中容器中进行混合使用磁力搅拌器进行混合，搅拌时间为10-15min。

步骤1超声分散的超声频率为39-45KHz，时间为0.5-1h；振动混粉机的振动频率为40-50Hz，时间为0.5-1h。