[发明专利]碳纤维增强复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强复合材料的制备方法，涉及复合材料的制备方法技术领域。所述方法通过缠绕机构在铝合金丝上缠绕螺旋碳纤维，通过直线碳纤维的交替缠绕，约束螺旋碳纤维，并将其送至铜包铝连铸系统中。在装置中铝合金的凝固区域施加向下的行波磁场，抑制铝合金丝熔化后螺旋碳纤维的集中上浮，通过铝熔体的定向凝固，将螺旋碳纤维凝固在铝合金芯中，伴随着铜包覆层的凝固实现铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料的连铸。所述方法具有制作简单，使用方便等优点。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强复合材料的制备方法。

背景技术

由于“趋肤效应”，高频电流在传输过程中，主要集中在导线的表面传输层，为了节约成本同时不降低传输性能，在电力行业采用铜包铝线代替铜线。而且铜包铝线具有重量轻的特点，便于运输和减少工作强度。铜包铝线已经成为了电线电缆行业中一种非常具有优势的导线。

传统的轧制压接法、包连续挤压包覆法和静液挤压法等工艺复杂，设备要求高,成本也较高，铝线镀铜法和包覆焊接法生产效率低下，难以满足大规模生产。铜包铝连铸法具有生产成本低, 自动化程度高的特点，是现在制备铜包铝材料的主流方法之一。而碳纤维具有其强度高的特点

碳纤维增强金属基复合材料是以碳纤维为强化体，以纯金属或合金为基体，具有耐疲劳、高比模量、高比强度、低热膨胀系数等优异性能，使其广泛应用于国民经济各个领域材料。利用碳纤维来增强铜包铝复合材料，将进一步提高铜包铝线材的综合性能。连续碳纤维增强金属基复合材料可以进一步发挥碳纤维的特点，获得更好的铜包铝线材性能。铜包铝型材制备好后需要进行拉拔制备线材，这就要求碳纤维与金属材料的结合良好，同时保障碳纤维在拉拔过程中扔保持一部分较长的连续存在，就要保证一部分炭纤维丝处于弯曲或者螺旋状分布在铜包铝中的铝合金中，但是碳纤维的密度较轻，在结合对流等因素，碳纤维丝的形态控制极为看男，因此铜包铝连续碳纤维增强复合材料的制备难度极大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备简单的碳纤维增强复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种碳纤维增强复合材料的制备方法，所述方法碳纤维增强复合材料的制备装置，其特征在于包括如下步骤：

组装所述制备装置，将与铜包覆层的上端置于外坩埚与内坩埚之间，下端与连铸筒盘对齐进行支撑；

将第一铝合金丝通过第一水平送丝轧辊、第一导向轮、第一垂直送丝轧辊送入内坩埚所在方向，并运动至第一缠绕机构中的第一齿轮上方后停止运动；然后将第一碳纤维辊上的第一碳纤维、第二纤维辊和第三碳纤维辊上的第二碳纤维通过铝合金环固定到第一铝合金丝上；

将第二铝合金丝通过第二水平送丝轧辊、第二导线轮、第二垂直送丝轧辊送入内坩埚所在方向，并运动至第二缠绕机构中的第一齿轮上方后停止运动；然后将第一碳纤维辊上的第一碳纤维、第二纤维辊和第三碳纤维辊上的第二碳纤维通过铝合金环固定到第二铝合金丝上；

将第三铝合金丝通过第三水平送丝轧辊、第三导线轮、第三垂直送丝轧辊送入内坩埚方向，然后停止第三铝合金丝的运动；

驱动连铸杆，使连铸筒盘和连铸盘上升至其上表面与外坩埚底部平齐；然后启动第一水平送丝轧辊、第一导向轮、第一垂直送丝轧辊使得第一铝合金丝向内坩埚所在方向运动，同时启动第一缠绕机构，使得在第一铝合金丝的运动过程中将第一碳纤维螺旋缠绕在第一铝合金丝上，同时两根第二碳纤维交替沿着第一铝合金丝运动方向夹持第一碳纤维，直至插入第一铝合金丝下方的第一隔热管中；同时启动第二水平送丝轧辊、第二导线轮、第二垂直送丝轧辊使得第二铝合金丝向内坩埚所在方向运动，同时启动第二缠绕机构使得第二铝合金丝的运动过程中将第一碳纤维螺旋缠绕在第二铝合金丝上，同时两根第二碳纤维交替沿着第二铝合金丝运动方向夹第一持碳纤维，直至第二铝合金丝下方的插入第二隔热管中。