[发明专利]一种性能呈径向梯度分布的GNPs/Al复合材料丝材的制备方法

说明书

本发明涉及复合材料制备技术领域，更具体的说是一种性能呈径向梯度分布的GNPs/Al复合材料丝材的制备方法，包括以下步骤：步骤一：铝基复合材料丝材表面酸蚀和碱蚀；步骤二：铝基复合材料丝材表面喷砂处理；步骤三：铝基复合材料丝材端部捻头；步骤四：铝基复合材料涂覆高温润滑剂；步骤五：拉拔模具和铝基复合材料丝材预加热；步骤六：拉拔变形；步骤七：重复步骤一至步骤六多次，进一步的，所述酸蚀和碱蚀包括将铝基复合材料丝材浸没到质量分数0.5‑2.0％的氢氟酸水溶液中保持3‑10min，清水冲洗后，再浸没到10‑20g/L氢氧化钠与5‑10g/L磷酸钠混合水溶液保持3‑10min，清水冲洗烘干，本装置可以解决复合材料丝材不能最大程度发挥承载能力的问题。

技术领域

本发明涉及一种性能呈径向梯度分布的GNPs/Al复合材料丝材的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。

背景技术

金属基复合材料具有轻质、高强、高模量及低热膨胀系数等优异性能，作为一种结构—功能一体化的材料，在卫星、空间实验室、深空探测等航天领域，以及大飞机、新一代军机、无人机等航空领域具有重要的应用价值。金属基复合材料结构件在承受弯曲、扭转等载荷做一下，表面受力最大、最易发生塑性变形、疲劳或损伤，因此往往要求表面强度、硬度高，而心部塑性、韧性大。因此，制备从表面到心部硬度呈从高到低梯度分布的金属基复合材料，可以满足产品服役性能的要求，在各种工程领域都具有重要的应用价值，目前针对梯度复合材料的制备工作主要集中于复合材料中增强体组分呈梯度分布。大多采用多层堆积，实现制备成分呈梯度变化的复合材料。如公告号CN110053328B公开的一种层状梯度结构钨基复合材料及其制备方法与公告号CN108941552B公开的一种组分连续梯度变化的Ti/Ti6Al4V复合材料及制备方法所制备的复合材料中，仅限于增强体组分的非连续梯度分布，且不涉及塑性变形加工，因此上述技术无法实现连续梯度变形组织的复合材料的制备。

如公开号CN110548846A公开的一种径向功能梯度复合材料铸造设备和方法在传统连铸设备控制凝固的装置前端设计电磁分离流道，利用电磁分离法与连铸成形相结合的原理，制备出功能梯度复合材料。该专利技术涉及的铸造设备由坩埚、电磁感应线圈、电磁分离流道、冷却装置和牵引机构组成，其铸造设备复杂、生产成本高、适用范围有限，很难实现大批量工业化生产，并且其原理是基于铸造方法。

发明内容

本发明为解决复合材料丝材承载能力较差的问题，进而提出一种性能呈径向梯度分布的GNPs/Al复合材料丝材的制备方法

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明一种性能呈径向梯度分布的GNPs/Al复合材料丝材的制备方法是通过如下步骤实现的：

步骤一：对铝基复合材料丝材表面酸蚀和碱蚀；

步骤二：对铝基复合材料丝材表面喷砂处理；

步骤三：对铝基复合材料丝材端部捻头；

步骤四：对铝基复合材料表面涂覆高温润滑剂；

步骤五：对拉拔模具和铝基复合材料丝材预加热；

步骤六：对铝基复合材料丝材进行拉拔变形；

步骤七：重复步骤一至步骤六，直至铝基复合材料丝材的直径达到所需标准。

进一步的，步骤一中酸蚀和碱蚀铝基复合材料丝材表面的步骤为：

步骤A、将铝基复合材料丝材浸没到氢氟酸水溶液中3-10分钟，氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量分数为0.5％-2.0％；

步骤B、用清水冲洗铝基复合材料丝材；

步骤C，将清洗后的铝基复合材料丝材浸没到氢氧化钠与磷酸钠混合溶液中3-10分钟，氢氧化钠溶液的浓度为10-20g/L，磷酸钠溶液的浓度为5-10g/L；

步骤D、用清水冲洗铝基复合材料丝材，然后烘干。