[发明专利]一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法

说明书

一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法，本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法。本发明是要解决现有颗粒增强复合材料制备方法如粉末冶金、搅拌制造、浸渗等传统复合材料制备方法无法实现的增强体颗粒均匀分布、互不接触的问题。方法：一、通过拉丝织网机器编织成网；二、使用矫平机对弯曲丝网进行矫平；三、将增强体颗粒平铺在平整丝网上，使颗粒嵌入丝网网孔中；四、逐层成型：按结构需求将单层增强体丝网层层叠加，封装于包套模具之中，然后转移至热压炉中进行烧结，得到阵列式颗粒增强复合材料。本方法适用于各种可以拉丝织网的基体材料与所有增强体颗粒，具备优良的综合性能与巨大的应用、发展潜力。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法。

背景技术

自上世纪六十年代金属基复合材料(MMCs)被提出以来就以其高的比强度、比刚度及良好的热稳定性、耐磨性、尺寸稳定性及成分可设等优点成为材料研究和开发的热点。其中颗粒增强金属基复合材料(PRMMC)是将陶瓷颗粒增强相外加或自生进入金属基体中得到兼有金属优点(韧性和塑性)和增强颗粒优点(高硬度和高模量)的复合材料。PRMMC具有增强体成本低,微观结构均匀,材料各向同性,可采用热压、热轧等传统金属加工工艺进行加工等优点，因而与纤维增强、晶须增强金属基复合材料相比倍受关注。

而对于PRMMC来说，其机械性能和服役特性，与增强相颗粒分布的均匀性有很大关系，如复合材料断裂过程中裂纹的扩展方式、复合材料的断裂失效行为等。复合材料中第二相颗粒分布的均匀程度直接关系到它的力学性能和使用寿命，制约着复合材料在各种工况环境下的使用。增强体均匀化分布能够有效地改善裂纹的扩展路径，减少颗粒周围的应力集中程度，改善复合材料的断裂方式，提高材料的强度和塑性。

由此可见，开发增强体均匀分布的金属基复合材料的制备工艺，获得高品质均匀化分布金属基复合材料，对于改善材料的综合性能具有重要意义。而现有颗粒增强复合材料制备方法如粉末冶金、搅拌制造、浸渗等传统复合材料制备方法无法实现增强体颗粒的均匀分布。

樊建中等人申请的CN1224728C专利为解决增强体颗粒在铝基体中分布不均匀的情况，制备方法采用了相较更容易控制增强体分布的粉末冶金，采用球磨方式混合增强体与基体粉末，但是由其微观结构图看得出增强体颗粒间仍有接触，且分布只是宏观上均匀，微观上仍然很不均匀。

因此，迫切需要开发一种可以使增强体颗粒在复合材料中极为均匀分布的新型材料制备方法。

发明内容

本发明是要解决现有颗粒增强复合材料制备方法如粉末冶金、搅拌制造、浸渗等传统复合材料制备方法无法实现的增强体颗粒均匀分布、互不接触的问题，而提供一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法。

本发明一种阵列式颗粒增强复合材料的制备方法是按以下步骤进行：

一、丝网编织：以金属基复合材料为原料，通过拉丝织网机器编织成网，得到弯曲丝网；

二、丝网矫平：使用矫平机对弯曲丝网进行矫平，得到平整丝网；

三、预铺增强体：将增强体颗粒平铺在平整丝网上，使颗粒嵌入丝网网孔中，得到单层增强体丝网；

四、逐层成型：按结构需求将单层增强体丝网层层叠加，封装于包套模具之中，然后转移至热压炉中进行烧结，得到阵列式颗粒增强复合材料。

本发明的有益效果是：

本发明利用阵列式的丝网网孔分布均匀的特点，将颗粒平铺在丝网上，使颗粒嵌入丝网网孔中，达到理想化均匀分散的效果，能够有效地改善裂纹的扩展路径，减少颗粒周围的应力集中程度，改善复合材料的断裂方式，提高材料的强度和塑性，增加复合材料使用寿命，改善复合材料的综合性能。

附图说明

图1为实施例一中丝径为80μm丝网单层密铺示意图；