[发明专利]一种TiB2

说明书

本发明公开了一种TiB2颗粒协同改性碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，将TiB₂颗粒粉末与2024Al进行球磨混粉得到TiB₂/Al混合粉末，对T‑300SC碳纤维使用化学方法镀镍，然后将TiB₂/Al混合粉末与镀镍后的碳纤维通过机械搅拌法进行混粉，最后将所得的烧结预制体粉末通过放电等离子烧结技术来制备得到TiB₂颗粒协同改性碳纤维增强铝基复合材料。本发明中引入的TiB₂增强相均匀分布在基体中，通过弥散强化提高了材料的强度。碳纤维增强相在拔出和剥离可以有效提高材料的拉伸强度，而且碳纤维表面的镍涂层有效阻止了碳纤维与铝基体的接触与反应，阻止了脆性相Al₄C₃的形成，显著提高了复合材料的综合力学性能。

技术领域

本发明属于铝基复合材料制备技术领域，具体涉及一种TiB₂颗粒协同改性碳纤维增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

近年来随着现代航空航天、军工以及交通运输等领域对轻量化材料的要求越来越高，研发轻质高强的材料成为当下的热点。纯铝密度低，加工性能好，但其强度低、耐磨性差，难以满足实际应用的需求，而传统的合金强化对其的力学性能提高有限，2024Al是铝-铜-镁系合金中的一种高强度硬铝，强度较高且有一定的耐热性，综合性能较好，主要可用于制作各种高负荷的构件如飞机上的骨架零件机翼前缘、机身、蒙皮、铆钉以及汽车轮毂等，被广泛应用于航空航天领域和汽车军事领域等。相比于铝合金，铝基复合材料具有重量轻、高比强度、高比刚度、高耐磨、低热膨胀系数、尺寸稳定等优点，性能更加优异，具有很强的实用性以及可设计性。

目前常用的颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、良好的耐磨性以及抗疲劳等优异性能，但纳米碳化硅增强7075Al的断后伸长率在含量为0.25wt％～0.50wt％时，缓慢下降，在超过0.50wt％时会急剧下降。

单纯的纤维增强铝基复合材料在增强材料强度的同时，会降低材料的塑性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种TiB₂颗粒协同改性碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，所制备的铝基复合材料强度、韧性提高，服役寿命提高，采用TiB2颗粒和碳纤维作为增强相，在提高材料强度的同时，保持或提高其塑性，进一步扩大铝基复合材料的应用范围。

本发明采用以下技术方案：

一种TiB2颗粒协同改性碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、使用球磨法将颗粒纯度为99.9％，平均粒度为5～20μm的TiB₂颗粒与纯度为99.9％，平均粒度为30～50μm的2024Al粉末进行球磨混粉；

S2、对碳纤维进行去胶预处理，将碳纤维浸泡在丙酮中浸泡12～36h并搅拌；

S3、对步骤S2去胶预处理的碳纤维进行粗化预处理，将碳纤维浸泡在粗化液中浸泡2～5h并搅拌；

S4、对步骤S3粗化预处理的碳纤维进行敏化预处理，将碳纤维浸泡在敏化液中浸泡10～30min并搅拌；

S5、对步骤S4敏化预处理的碳纤维进行活化预处理，将碳纤维浸泡在活化液中活化处理10～30min并搅拌；

S6、对步骤S5活化预处理的碳纤维进行还原预处理，将碳纤维浸泡在还原液中还原处理10～30min并搅拌；

S7、对步骤S6经过还原预处理的碳纤维进行化学镀镍；

S8、对步骤S7化学镀镍后的碳纤维进行清洗、抽滤和干燥处理；