碳纤维增强铝基复合材料的成型系统及材料的制作方法

文档序号:19191465发布日期:2019-11-20 02:12阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:包括熔炼坩埚(6),所述熔炼坩埚(6)的外周设置有坩埚加热器(10),所述坩埚加热器(10)用于对所述坩埚内的铝合金原料进行加热,使其熔化成为铝合金熔体(8);所述熔炼坩埚(6)外的右侧设置有碳纤维丝轮(9),所述碳纤维丝轮(9)上等间隔的缠绕有碳纤维丝(4);所述坩埚的正上方设置有导向轮(7),所述导向轮(7)用于改变碳纤维丝(4)的传送方向,使碳纤维丝(4)浸入到熔炼坩埚(6)的铝合金熔体内;所述坩埚的左侧设置有冷却装置(18),所述冷却装置用于对从坩埚内传送出来的碳纤维丝(4)间的铝合金液膜(5-1)进行冷却处理,使得液态铝膜定向凝固为固态铝膜,并与碳纤维丝凝固在一起形成碳纤维铝膜复合层(5);靠近所述冷却装置(18)的左侧设置有第一挤压轧辊(3),所述第一挤压轧辊(3)的左侧设置有第二挤压轧辊(15),所述第二挤压轧辊(15)的上侧设置有铝箔轮,所述铝箔轮上缠绕有铝箔(1),所述第一挤压轧辊(3)与所述第二挤压轧辊(15)之间保持有间隙,且所述间隙的上方设置有第一加热器(2),所述第一加热器(2)用于对进入所述间隙的铝箔(1)和碳纤维铝膜复合层(5)进行预热,所述间隙的下方设置有复合材料缠绕辊(19),所述缠绕辊的正下方设置有挤压平整轧辊(13),所述挤压平整轧辊(13)和复合材料缠绕辊(19)周围设置有第二加热器(14),所述第二加热器(14)用于对所述碳纤维增强铝基复合材料(16)和挤压平整轧辊(13)进行加热处理;所述挤压平整轧辊(13)与所述缠绕辊上缠绕的碳纤维增强铝基复合材料(16)直接接触;

缠绕在所述碳纤维丝轮(9)上的碳纤维丝(4)通过导向轮(7)改变方向后使碳纤维丝(4)进入到铝合金熔体(8)内,使碳纤维丝(4)之间在界面张力的作用下挂满铝合金熔体形成铝合金液膜(5-1),铝合金液膜(5-1)经过冷却装置(18)的冷却处理后定向凝固为固态铝膜,并与碳纤维丝凝固在一起形成碳纤维铝膜复合层(5),碳纤维铝膜复合层(5)被传送至第一挤压轧辊(3)与所述第二挤压轧辊(15)之间的间隙的上方,然后铝箔(1)和碳纤维铝膜复合层(5)同时进入到所述间隙内,首先通过第一加热器(2)对间隙下方的碳纤维铝膜复合层(5)和铝箔(2)进行加热,然后通过第一挤压轧辊(3)与第二挤压轧辊(15)的挤压作用使两者结合到一起形成碳纤维增强铝基复合层(21),最后碳纤维增强铝基复合层(21)先通过第二加热器的加热进行退火处理,再通过挤压平整轧辊(13)的挤压与平整处理后缠绕到所述复合材料缠绕辊(19)上,形成碳纤维增强铝基复合材料(16)。

2.如权利要求1所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述系统还包括位于所述坩埚正上方的铝合金补料装置(11),所述铝合金补料装置(11)用于向所述坩埚内补充铝合金原料。

3.如权利要求2所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述系统还包括位于所述坩埚底部的称重装置(17),所述称重装置(17)用于测量所述坩埚以及其内的铝合金的总质量,用于根据测量的重量信息控制所述铝合金补料装置(11)向所述坩埚内加入铝合金原料。

4.如权利要求1所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述碳纤维丝轮(9)上形成有碳纤维丝放置槽,所述碳纤维丝(4)缠绕到所述碳纤维丝放置槽内,通过碳纤维丝放置槽的限位作用保证相邻的两根碳纤维丝之间的距离。

5.如权利要求4所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述导向轮(7)上形成有导向槽(7-1),所述导向槽(7-1)与所述碳纤维丝放置槽一一对应,所述碳纤维丝(4)通过所述导向槽(7-1)的作用进入到铝合金熔体(8)内;初始铝合金投料阶段,导向轮(7)不与固体铝合金接触,制备工艺开始前,启动坩埚加热器(10)使得固体铝合金熔化为铝合金熔体(8)后,通过铝合金补料装置(11)补充铝合金直至没过导向槽(7-1)。

6.如权利要求1所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述挤压平整轧辊(13)通过挤压平整轧辊升降装置(20)设置在所述复合材料缠绕辊(19)的正下方,随着所述复合材料被缠绕到所述缠绕辊上,所述挤压平整轧辊升降装置(20)根据测力装置(12)的反馈值来调整挤压平整轧辊(13)的位置,使得挤压平整轧辊(13)始终与所述缠绕辊最外侧的所述复合材料直接接触,通过所述挤压平整轧辊(13)对所述复合材料进行挤压,提高所述铝箔(1)与所述碳纤维铝膜复合层(5)之间的结合效果。

7.如权利要求1所述的碳纤维增强铝基复合材料的成型系统,其特征在于:所述碳纤维丝轮(9)、导向轮(7)、第一挤压轧辊(3)和碳纤维增强铝基复合材料(16)形成的棒材在转动过程中线速度相等。

8.一种碳纤维增强铝基复合材料,其特征在于:使用如权利要求1-7中所述系统进行制备。


技术总结
本发明公开了一种碳纤维增强铝基复合材料的成型系统及材料。所述系统通过将碳纤维丝轮上的碳纤维丝均匀浸入到铝合金熔体中,在碳纤维丝间形成铝合金液膜,在冷却作用下铝合金液膜沿着碳纤维丝方向凝固并结合在一起形成碳纤维铝膜复合层,然后通过第一加热器对碳纤维铝膜复合层和铝箔进行预热后通过第一挤压轧辊和第二挤压轧辊轧制在一起,形成碳纤维增强铝基复合层,通过第二加热器退火使其不断在挤压平整轧辊的挤压下缠绕到复合材料缠绕辊上形成碳纤维增强铝基复合材料,高温挤压增加了碳纤维增强铝基复合层与碳纤维增强铝基复合材料交界面的结合强度。因此,所述系统具有工艺简单、成本低且碳纤维与铝基结合效果好等优点。

技术研发人员:王书杰;孟静
受保护的技术使用者:王书杰
技术研发日:2019.09.19
技术公布日:2019.11.19
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