[发明专利]一种连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法

摘要

本发明公开了一种连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，属于先进复合材料技术领域。具体的工艺流程为：先采用真空气压浸渗法制备连续纤维增强金属基复合材料，经线切割及表面抛光处理后装入线膨胀系数低的石墨模具内，再对装有连续纤维增强金属基复合材料的石墨模具进行‑130℃以下的多次深冷循环和不同回温的组合工艺处理。从而消除或减少了连续纤维增强金属基复合材料内部残余应力，改善了复合材料内部浸渗缺陷和复合材料的组织均匀性，更重要的是，在这种冷热组合工艺作用下，可以调控复合材料界面结构和纤维与金属之间界面强度，界面性能的改善可进一步提升复合材料的综合力学性能。其在航空航天及汽车等领域中具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种连续纤维增强金属基复合材料的深冷处理方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）、连续纤维增强金属基复合材料的真空气压浸渗制备：首先进行纤维预制体的编织成形，再根据纤维预制体结构形状设计模具，并制备出含碳量大于99.99%的高纯石墨浸渗模具，后将不锈钢板材、不锈钢管材及内嵌有纤维预制体的高纯石墨浸渗模具进行焊接封装，仅在升液管的顶部留有开口；将封装好的内嵌纤维预制体的高纯石墨浸渗模具，升液管的开口朝下放置于真空气压浸渗设备的上室，将熔炼好的温度为680‑1050℃液态基体合金放置于真空气压浸渗设备的下室，密封浸渗上室、下室，随后开始对浸渗上室、下室同时抽真空至真空度小于200Pa，停止抽真空，充入纯度99.99%以上的氩气反复洗炉2‑4次后；再次对浸渗室开始抽真空，至真空度小于100Pa，开始对纤维预制体加热，当纤维预制体温度达到设定的加预温度300℃‑900℃后，提升真空气压浸渗设备的下室；再迅速充入氩气或氮气加压至1‑12MPa，进行复合材料的气压浸渗，浸渗压力保持在1‑12MPa，保压时间1‑120min，浸渗完成后，真空气压浸渗设备的浸渗上室、下室开始泄压，直至浸渗上室、下室内的气体压力下降至大气压力，待复合材料冷至100℃‑‑室温之间的温度后取出，再进行脱模处理；（2）、将步骤（1）制备的连续纤维增强金属基复合材料进行线切割加工、表面抛光处理及用丙酮或酒精清洗干净，得到表面整洁的复合材料构件；（3）、将步骤（2）处理好的复合材料构件，装入并固定在深冷处理用的石墨模具内；（4）、将步骤（3）固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件直接放入液氮容器中或深冷设备内，密闭容器后进行深冷处理；（5）、将步骤（4）处理后的固定在深冷处理用的石墨模具内的复合材料构件再次深冷处理，其过程与步骤（4）一致，反复进行上述步骤（4）的次数为2‑15次，即得到经多次深冷循环和不同回温的组合工艺处理的连续纤维增强金属基复合材料。