[发明专利]一种纤维增强铝基复合材料的真空气压浸渗成形方法

摘要

本发明公开了一种纤维增强铝基复合材料的真空气压浸渗成形方法，属于先进复合材料技术领域，该方法是在编织好的纤维预制体表面进行物理气相沉积薄层的金属元素，及最后对纤维增强铝基复合材料进行热等静压处理，从而实现纤维增强铝基复合材料的真空气压完全浸渗。本发明在纤维预制体预热温度低于450℃条件下，解决了纤维预制体真空气压浸渗成形过程中不能完全浸渗的难题，消除了复合材料内的微孔和疏松等缺陷，实现了高性能纤维增强铝基复合材料的浸渗成形，可批量工业化生产，在航空航天及国防军事等领域中具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种纤维增强铝基复合材料的真空气压浸渗成形方法，其特征在于：制备步骤如下：A、先进行纤维预制体的编织成型；B、对编织好的纤维预制体进行一种或两种金属元素的物理气相沉积镀膜，镀膜厚度0.3μm‑5μm；C、浸渗石墨模具采用高纯石墨材料，经机械加工成型后，在200℃‑800℃温度下进行烘烤10‑60min，待冷却至室温后用丙酮或乙醇清洗干净；D、将纤维预制体内嵌固定在浸渗石墨模具内，并用金属板材和金属管材将内嵌固定有纤维预制体的浸渗石墨模具进行焊接封装，仅在浸渗升液管的顶部留有开口，浸渗石墨模具焊接封装后进行气密性检测；E、将已焊接封装好的内嵌有纤维预制体的浸渗石墨模具装配固定在浸渗设备的上室，其中浸渗升液管的开口朝下，并将已熔炼好的液态铝合金放置在浸渗设备的下室的坩埚平台上，后用上盖压紧密封圈来密封浸渗设备；F、进行纤维增强金属基复合材料的浸渗成形：先开始对浸渗设备的上室、下室一起抽真空，待真空度小于200Pa后，停止抽真空；再充入纯度大于99.99%的高纯氩气，至浸渗设备的上室、下室内高纯氩气的气体压力小于100KPa，停止充气；已焊接封装好的内嵌有纤维预制体的浸渗石墨模具在负压、高纯氩气保护气氛下进行快速预热；G、当已焊接封装好的内嵌固定有纤维预制体的浸渗石墨模具的预热温度达到300‑450℃时，再次开始对浸渗设备的上室、下室抽真空，待真空度小于200Pa，停止抽真空；此时浸渗设备的下室中的坩埚平台上升，浸渗石墨模具的浸渗升液管浸入下室的液态铝合金中；迅速充入氩气或氮气，施加压力至浸渗设备的上室、下室内达到1‑12MPa，完成对纤维预制体的液态铝合金的真空压力充型；继续保压，保压时间为1‑60min，保压完成后进行泄压，直至与外界大气压的压力一致；H、待浸渗好的纤维增强铝基复合材料冷却至室温后，通过上盖升降与旋转机构打开浸渗设备的上盖，取出浸渗石墨模具，进行脱模和表面加工处理；I、将表面处理好的纤维增强铝基复合材料进行热等静压处理，进一步消除该复合材料中存在的微孔和疏松缺陷，即获得高致密的纤维增强铝基复合材料。