度为100?150目；所述负膨胀粉末为钨酸锆；
[0027]二、将碳纤维制成纤维束，然后对纤维束进行缠绕，每缠绕一层纤维束后，涂覆一层步骤一得到的浆料，并揉搓均匀；得到涂覆有浆料的纤维预制件；所述纤维为碳纤维；
[0028]三、将步骤二得到的涂覆有浆料的纤维预制件置于模具中进行定型，在坩祸中将铝熔化，然后采用压力浸透进行压制，得到纤维增强金属基复合材料；所述轻金属为铝；所述纤维增强金属基复合材料中纤维的体积分数为60% ;负膨胀粉末的体积分数为10% ;所述轻金属的体积分数为30%。
[0029]图1是实施例一得到的纤维增强金属基复合材料的平面金相照片；图2是实施例一得到的纤维增强金属基复合材料的垂直于纤维布平面的截面金相照片；图3是实施例一得到的纤维增强金属基复合材料的热膨胀系数曲线。从图1和图2中可以看出，经揉搓处理后，负膨胀颗粒弥散分布于纤维布之间；从图3中可以看出在不同角度测试复合材料热膨胀性能，复合材料各个方向上热膨胀系数低且趋于一致。
[0030]实施例二:纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法具体是按以下步骤进tx的:
[0031]—、将1g负膨胀粉末放入洁净的烧杯中，向烧杯中加入50mL酒精，并搅拌均匀，制成浆料；所述负膨胀粉末的粒度为100?150目；所述负膨胀粉末为钨酸锆；
[0032]三、将碳纤维制成纤维布，对纤维布进行铺层，每铺设一层纤维布后，涂覆一层步骤一得到的浆料，并揉搓均匀；得到涂覆有浆料的纤维预制件；
[0033]四、将步骤二得到的涂覆有浆料的纤维预制件置于模具中进行定型，在坩祸中将铝熔化，然后采用压力浸透进行压制，得到纤维增强金属基复合材料。
[0034]实施例三:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末的粒度为151?200目。其他与实施例一相同。
[0035]实施例四:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末的粒度为201?250目。其他与实施例一相同。
[0036]实施例五:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末的粒度为251?300目。其他与实施例一相同。
[0037]实施例六:本实施例与实施例一不同之处在于:所述纤维为SiC纤维。其他与实施例一相同。
[0038]实施例七:本实施例与实施例一不同之处在于:所述轻金属为镁或镁合金。其他与实施例一相同。
[0039]实施例八:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末为反钙钛矿结构的锰氮化合物。其他与实施例一相同。
[0040]实施例九:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末为钼酸钇。其他与实施例一相同。β-锂霞石
[0041]实施例十:本实施例与实施例一不同之处在于:所述负膨胀粉末为β -锂霞石。其他与实施例一相同。
【主权项】
1.纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法，其特征在于纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法具体是按以下步骤进行的: 一、将负膨胀粉末放入洁净的烧杯中，向烧杯中加入酒精，并搅拌均匀，制成浆料；所述负膨胀粉末的质量与酒精的体积比为Ig: (I?10)mL ; 二、将纤维制成纤维束或纤维布，然后将步骤一得到的浆料涂覆到纤维束或纤维布上，得到涂覆有浆料的纤维预制件；所述涂覆的具体操作是:①当为纤维束时，对纤维束进行缠绕，每缠绕一层纤维束后，涂覆一层步骤一得到的浆料，并揉搓均匀；?当为纤维布时，对纤维布进行铺层，每铺设一层纤维布后，涂覆一层步骤一得到的浆料，并揉搓均匀；所述纤维为碳纤维或SiC纤维； 三、将步骤二得到的涂覆有浆料的纤维预制件置于模具中进行定型，在坩祸中将轻金属熔化，然后采用压力浸透进行压制，得到纤维增强金属基复合材料；所述轻金属为铝、铝合金、镁或镁合金；所述纤维增强金属基复合材料中纤维的体积分数为45%?65% ;负膨胀粉末的体积分数为1%?10% ;所述轻金属的体积分数为25%?54%。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述负膨胀粉末为钨酸锆、反钙钛矿结构的锰氮化合物、钼酸钇、β -锂霞石和钛酸铅中的一种或其中几种的混合物；所述负膨胀粉末的粒度为100目?300目。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述负膨胀粉末的粒度为201目?250目。4.根据权利要求1所述的一种纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述纤维增强金属基复合材料中纤维的体积分数为60% ;负膨胀粉末的体积分数为10% ;所述轻金属的体积分数为30%。5.根据权利要求1所述的一种纤维增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述纤维增强金属基复合材料中纤维的体积分数为50% ;负膨胀粉末的体积分数为10% ;所述轻金属的体积分数为40%。
【专利摘要】纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法。本发明涉及纤维增强金属基复合材料的三维各向同性化的方法。本发明是为了解决现有纤维增强金属基复合材料横向热膨胀系数较高的问题。一种纤维增强金属基复合材料由纤维、负膨胀粉末和轻金属制成。方法：在纤维预制体成型过程中，每缠绕或铺层一层纤维便涂覆一层负膨胀粉末浆料，并均匀揉搓，使负膨胀粉末弥散分布于纤维缝隙中；将涂覆负膨胀粉末的纤维预制体在模具中定型；采用压力浸渗方式制备成纤维增强金属基复合材料。本发明的纤维增强金属基复合材料三维方向热膨胀系数各个方向基本趋于一致、膨胀系数低。本发明应用于对复合材料各向同性要求较高的立体几何构件或者平板中。
【IPC分类】C22C101/14, C22C47/12, C22C101/10, C22C47/04, C22C47/06
【公开号】CN104988437
【申请号】CN201510288540
【发明人】武高辉, 修子扬, 陈国钦, 杨文澍, 康鹏超, 周潼
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月29日