[发明专利]一种3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料，由碳化硅颗粒、铝合金基体和镀镍短切碳纤维组成，其中碳化硅颗粒体积分数为50~80%，铝合金基体体积分数为10~49%，短切碳纤维体积分数为1~10%；所述的碳化硅颗粒粒径为5~40μm；所述的镀镍短切碳纤维长度为0.1~1mm，镀镍层厚度为0.5~3μm。此3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料通过3D打印技术制备碳纤维增韧碳化硅陶瓷多孔预制体，经过干燥‑烧结后，得到碳纤维增韧碳化硅多孔陶瓷体，最后通过真空气压浸渗铝合金制得。本发明不仅解决了传统铝基复合材料制备方法制备周期长、制品尺寸受限、工序复杂等问题，还有效对3D打印制备的铝基复合材料进行了增韧补强，显著提高了其结构稳定性和性能可靠性。

主权项

1.一种3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料，由碳化硅颗粒、铝合金基体和镀镍短切碳纤维组成，其中碳化硅颗粒体积分数为50~80%，铝合金基体体积分数为10~49%，短切碳纤维体积分数为1~10%；所述的碳化硅颗粒粒径为5~40μm；所述的镀镍短切碳纤维长度为0.1~1mm，镀镍层厚度为0.5~3μm；一种3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：（1）配制3D打印用陶瓷先驱体，将碳化硅颗粒、镀镍短切碳纤维、粘结剂、烧结助剂和无水乙醇混合并超声磁力搅拌均匀，得到3D打印用陶瓷先驱体；（2）将制备好的3D打印用陶瓷先驱体装入3D打印机的料仓中，采用喷嘴挤压成型3D打印技术制备碳纤维增韧碳化硅陶瓷多孔预制体；（3）将制备好的碳纤维增韧碳化硅陶瓷多孔预制体放入烘箱中烘干，再放入高温烧结炉中进行高温烧结，烧结气氛为真空或者氩气，得到碳纤维增韧碳化硅多孔陶瓷体；（4）将制备好的碳纤维增韧碳化硅多孔陶瓷体表面进行数控机加工，用无水乙醇超声清洗后烘干，然后放入石墨模具中进行工装；（5）将步骤（4）中的工装放入真空气压浸渗炉中，抽真空至0.1~50Pa，升温至500~800℃，将熔融的铝合金浇注到工装内，加注气压至0.5~5.0MPa，完成铝合金的真空压力浸渗，得到制备好的3D打印碳纤维增韧碳化硅陶铝复合材料。