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纤维增强复合材料及其制备方法

阅读:1029发布:2020-08-08

专利汇可以提供纤维增强复合材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供 碳 纤维 增强 铜 基 复合材料 及其制备方法,该复合材料含有以下组分: 碳纤维 , 氧 化 锡 ,氧化钴,氯化铜,氟化 钙 , 硬脂酸 锌, 二氧化 硅 , 炭黑 ,聚碳酸酯,余量为铜粉。制备方法:步骤1,按重量份数称取各原料;步骤2,将各原料混合置于混料装置内,利用高压氮气将上述粉末吹起,各粉末共同沉积并均匀混合;步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍 烧结 法烧制成型;步骤4,取出熔渗炉,置于 冰 水 混合物中冷却,即得。本发明的复合材料拉伸强度达到了1180MPa以上,伸长率达到了3.4~3.7%,表面硬度达到了650HV以上,具有良好的 耐磨性 与硬度,同时具有一定的延展性,可以很好地应用于各个领域。,下面是纤维增强复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.纤维增强复合材料,其特征在于,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.2~
6.3%, 0.7~1.8%,氧化钴 2.0~3.6%,氯化铜 1.2~1.8%,氟化 1.4~2.2%,硬脂酸锌 
2.4~2.7%,二氧化 2.0~2.6%,炭黑 3.5~4.7%,聚碳酸酯 2.1~2.7%,余量为铜粉。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强铜基复合材料,其特征在于,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.6~5.8%,氧化锡 0.9~1.2%,氧化钴 2.8~3.4%,氯化铜 1.4~1.6%,氟化钙 1.8~2.0%,硬脂酸锌 2.5~2.6%,二氧化硅 2.3~2.5%,炭黑 3.8~4.2%,聚碳酸酯 2.4~
2.5%,余量为铜粉。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强铜基复合材料,其特征在于,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.7%,氧化锡 1.1%,氧化钴 3.2%,氯化铜 1.5%,氟化钙 1.9%,硬脂酸锌 
2.5%,二氧化硅 2.4%,炭黑 3.9%,聚碳酸酯 2.4%,余量为铜粉。
4.一种权利要求1所述碳纤维增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,按重量份数称取各原料;
步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压为0.6~0.9MPa的高压氮气将上述粉末吹起,10~15分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1180~1280℃,保温30~60分钟;
步骤4,取出熔渗炉,置于混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
5.根据权利要求4所述的碳纤维增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,无压浸渍烧结温度为1240℃,保温50分钟。

说明书全文

纤维增强复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金复合材料领域,具体涉及一种碳纤维增强铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 铜是人类发现最早的金属之一,也是最实用的纯金属之一,有很好的延展性,其导电性仅次于,导热性仅次于金和银。高导电性、导热性及良好的延展性是铜最有价值的特性。但铜的硬度和屈服强度较低,抗蠕变性能也较差,制约了它在工业和军事领域中的应用。早在20世纪60年代就有研究者开展向铜基体中加入增强体从而制备出铜基复合材料的研究,所得的材料既保持了铜的优点,又弥补了铜的不足。
[0003] 但总体上,现有技术中的铜基复合材料的抗拉伸性能并不高,表面硬度也有很大的进步空间,因此需要研发综合性能更好的铜基复合材料来满足市场需要。

发明内容

[0004] 发明目的:本发明的目的在于提供一种碳纤维增强铜基复合材料及其制备方法,制得的复合材料具有优异的抗拉伸性能和表面硬度,适于制造多种原件。
[0005] 本发明的技术方案:
[0006] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.2~6.3%,0.7~1.8%,氧化钴2.0~3.6%,氯化铜1.2~1.8%,氟化1.4~2.2%,硬脂酸锌2.4~2.7%,二氧化2.0~2.6%,炭黑3.5~4.7%,聚碳酸酯2.1~2.7%,余量为铜粉。
[0007] 优选地,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.6~5.8%,氧化锡0.9~1.2%,氧化钴2.8~3.4%,氯化铜1.4~1.6%,氟化钙1.8~2.0%,硬脂酸锌2.5~2.6%,二氧化硅2.3~2.5%,炭黑3.8~4.2%,聚碳酸酯2.4~2.5%,余量为铜粉。
[0008] 更优选地,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.7%,氧化锡1.1%,氧化钴3.2%,氯化铜1.5%,氟化钙1.9%,硬脂酸锌2.5%,二氧化硅2.4%,炭黑3.9%,聚碳酸酯
2.4%,余量为铜粉。
[0009] 碳纤维增强铜基复合材料的制备方法,包括如下步骤:
[0010] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0011] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压为0.6~0.9MPa的高压氮气将上述粉末吹起,10~15分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0012] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1180~1280℃,保温30~60分钟;
[0013] 步骤4,取出熔渗炉,置于混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0014] 步骤(3)中,无压浸渍烧结温度为1240℃,保温50分钟。
[0015] 有益效果:
[0016] 本发明的复合材料拉伸强度达到了1180MPa以上,伸长率达到了3.4~3.7%,表面硬度达到了650HV以上,具有良好的耐磨性与硬度,同时具有一定的延展性,可以很好地应用于各个领域。

具体实施方式

[0017] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
[0018] 实施例1
[0019] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.2%,氧化锡0.7%,氧化钴2.0%,氯化铜1.2%,氟化钙1.4%,硬脂酸锌2.4%,二氧化硅2.0%,炭黑
3.5%,聚碳酸酯2.1%,余量为铜粉。
[0020] 制备方法,包括如下步骤:
[0021] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0022] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压力为0.6MPa的高压氮气将上述粉末吹起,10分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0023] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1180℃,保温30分钟;
[0024] 步骤4,取出熔渗炉,置于冰水混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0025] 实施例2
[0026] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.6%,氧化锡0.9%,氧化钴2.8%,氯化铜1.4%,氟化钙1.8%,硬脂酸锌2.5%,二氧化硅2.3%,炭黑
3.8%,聚碳酸酯2.4%,余量为铜粉。
[0027] 制备方法,包括如下步骤:
[0028] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0029] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压力为0.7MPa的高压氮气将上述粉末吹起,11分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0030] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1200℃,保温40分钟;
[0031] 步骤4,取出熔渗炉,置于冰水混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0032] 实施例3
[0033] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.7%,氧化锡1.1%,氧化钴3.2%,氯化铜1.5%,氟化钙1.9%,硬脂酸锌2.5%,二氧化硅2.4%,炭黑
3.9%,聚碳酸酯2.4%,余量为铜粉。
[0034] 制备方法,包括如下步骤:
[0035] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0036] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压力为0.8MPa的高压氮气将上述粉末吹起,12分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0037] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1240℃,保温50分钟;
[0038] 步骤4,取出熔渗炉,置于冰水混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0039] 实施例4
[0040] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维5.8%,氧化锡1.2%,氧化钴3.4%,氯化铜1.6%,氟化钙2.0%,硬脂酸锌2.6%,二氧化硅2.5%,炭黑
4.2%,聚碳酸酯2.5%,余量为铜粉。
[0041] 制备方法,包括如下步骤:
[0042] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0043] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压力为0.8MPa的高压氮气将上述粉末吹起,13分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0044] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1250℃,保温50分钟;
[0045] 步骤4,取出熔渗炉,置于冰水混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0046] 实施例5
[0047] 碳纤维增强铜基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:碳纤维6.3%,氧化锡1.8%,氧化钴3.6%,氯化铜1.8%,氟化钙2.2%,硬脂酸锌2.7%,二氧化硅2.6%,炭黑
4.7%,聚碳酸酯2.7%,余量为铜粉。
[0048] 制备方法,包括如下步骤:
[0049] 步骤1,按重量份数称取各原料;
[0050] 步骤2,将碳纤维、氧化锡、氧化钴、氯化铜、氟化钙、硬脂酸锌、二氧化硅、炭黑、聚碳酸酯和铜粉混合置于混料装置内,利用压力为0.9MPa的高压氮气将上述粉末吹起,15分钟后停止通入氮气,各粉末共同沉积并均匀混合;
[0051] 步骤3,将混合物装入模具中,放入熔渗炉中,通入氮气后,采用无压浸渍烧结法烧制成型,无压浸渍烧结温度为1280℃,保温60分钟;
[0052] 步骤4,取出熔渗炉,置于冰水混合物中冷却,即得碳纤维增强铜基复合材料。
[0053] 性能测试
[0054] 将实施例1~5制得的复合材料进行硬度、抗拉伸测试,结果见表1。
[0055] 表1
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