[发明专利]一种高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将碳纤维、KCl熔盐和钛粉混合进行球磨，得到均匀的混合粉末A；将金刚石、KCl熔盐和钛粉混合进行球磨，得到均匀的混合粉末B；

步骤二、将均匀的混合粉末A放置在真空管式炉中，在碳纤维表面镀覆TiC涂层，制备成TiC-碳纤维粉末；将均匀的混合粉末B放置在真空管式炉中，在金刚石表面镀覆TiC涂层，制备成TiC-金刚石粉末；

步骤三、利用真空搅拌法将制备好的TiC-金刚石粉末与铝液混合制备成中间复合材料；在制备中间复合材料前，TiC-金刚石粉末需要进行预热，预热温度为300℃-500℃，用于搅拌的机械搅拌桨也需要预热，预热温度为300℃-700℃，铝液位于感应熔炼炉内，感应熔炼炉内的温度为700℃-850℃；TiC-金刚石粉末加入铝液中的速率为1g/min-30g/min，TiC-金刚石粉末体积分数为TiC-金刚石粉末和铝液总体积的1%-50%，机械搅拌桨转速为200r/min-1500r/min，电磁搅拌功率为5kW-15kW，搅拌时间为3min-30min，保温时间为5min-30min，出炉温度为680℃-800℃，接下来冷却到室温；

步骤四、利用气压浸渗法将TiC-碳纤维粉末与步骤三制备的中间复合材料进行复合，气压浸渗法首先保持气压浸渗设备内的真空度为50Pa-250Pa，浸渗温度为660℃-1000℃，保温20-60min；接下来气压浸渗设备内浸渗压力变为0.5MPa -10MPa ，保温时间为0.5min-30min，TiC-碳纤维粉末体积分数为TiC-碳纤维粉末和中间复合材料总体积的1%-50%，制备出高导热双碳材料增强铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，制备均匀的混合粉末A时，球磨前碳纤维的直径为10±1μm，球磨前碳纤维长度为0.1mm-5mm，球磨前金刚石的粒径为50μm-200μm，球磨前钛粉粒径为10-50μm，碳纤维与钛粉的质量比为1:10-1:70，KCl 熔盐与碳纤维和钛粉的混合物质量比为3:1-20:1，球磨机所使用的磨球为玛瑙球，玛瑙球包含15±0.1mm的大球、10±0.1mm的中球和5±0.1mm的小球；大球、中球和小球的质量比为3:2:1，球磨时间为0.5h-10h，球磨转速为50rpm-200rpm。

3.根据权利要求1或2所述的高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，制备均匀的混合粉末B时，金刚石与钛粉的质量比为1:1-30:1，熔盐与金刚石和钛粉混合物的质量比为1:1-12:1，球磨机所使用的磨球为玛瑙球，玛瑙球包含15±0.1mm的大球、10±0.1mm的中球和5±0.1mm的小球；大球、中球和小球的质量比为3:2:1，球磨时间为1h-20h，球磨转速为150rpm-500rpm。

4.根据权利要求1所述的高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在碳纤维表面镀覆TiC涂层时保护气体为高纯氩气，首先从常温起，加热速率为1℃/min-15℃/min，温度为750℃-1100℃区间时，保温0.5h-3h，接下来冷却方式为随炉冷却，最后清洗过滤粉末。

5.根据权利要求1所述的高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在金刚石表面镀覆TiC涂层时保护气体为高纯氩气，首先从常温起，加热速率为0.5℃/min-15℃/min，温度为800℃-1200℃区间时，保温1h-5h，接下来冷却方式为随炉冷却，最后清洗过滤粉末。

6.根据权利要求4或5所述的高导热双碳材料增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，碳纤维表面镀覆TiC涂层以及金刚石表面镀覆TiC涂层后，清洗过滤粉末的步骤为水洗→过滤→酸洗→过滤→水洗→干燥，其中水洗溶液为蒸馏水，酸洗溶液为10%-60% H₂SO₄溶液，酸洗时间为3h-15h，干燥温度为100℃-250℃，干燥时间为1h-3h。