專利名稱：一種鋁基泡沫材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鋁基泡沫材料的制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫鋁材料是一種多功能的新型結(jié)構(gòu)材料，具有相對密度小、比表面積大、比力學(xué) 性能高、阻尼減震性能好等特點，可廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、船舶、軌道列車、汽車及建 筑、機械等諸多領(lǐng)域。碳纖維增強鋁基復(fù)合材料由于具有密度小，比強度、比剛度高，導(dǎo)電、 導(dǎo)熱性好，高溫強度及高溫下尺寸穩(wěn)定性好等特點，是長期以來被人們重點研究的一種復(fù) 合材料。如果將碳纖維增強鋁基復(fù)合材料經(jīng)發(fā)泡制成鋁基泡沫材料，不但會保持泡沫鋁原 有的功能，而且可進一步提高泡沫鋁材料的強度和韌性，最終獲得具有高吸能、阻尼特性， 并且孔壁韌性良好的鋁基泡沫材料，進而滿足航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芘菽X材料的特殊 需求。公開號為CN1500898A的發(fā)明專利申請公開了一種《鋁與等離子體改性后的碳纖 維結(jié)合形成的泡沫鋁》的制備方法。該方法為了解決有機物碳纖維和無機物鋁相結(jié)合的難 題，在等離子體環(huán)境下對碳纖維進行了改性，目的在于實現(xiàn)碳纖維與鋁之間的復(fù)合。但該發(fā) 明申請中并未公布改性后的碳纖維與鋁如何復(fù)合，以及制備泡沫鋁的方法和相應(yīng)的工藝條 件。專利號為US3940262的發(fā)明專利公開了一種《增強型泡沫金屬》的制備方法。該 方法是向金屬熔體中添加玻璃纖維、耐火纖維和金屬纖維類無機纖維。為了提高無機纖維 在金屬熔體中的分散性，提出在纖維表面采用火焰噴涂、真空濺射、熱浸鍍、化學(xué)鍍之類的 方法涂覆鍍層，但未就具體的工藝及參數(shù)給出說明。在描述制備泡沫鋁的實施例中采用的 增粘劑為氮氣、氧氣、空氣、水和惰性氣體，采用的發(fā)泡劑是氫化鋯。以該方法制備泡沫鋁時 的工藝過程、制作成本和材料性能均需改進和提高。碳纖維從上個世紀70年代開始進入商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，它不僅具有碳材料的固有特 性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是一種含碳量高于90%的無機高分子纖維，碳纖維原 絲的直徑一般為7微米左右。利用碳纖維制備的金屬基復(fù)合材料可分為連續(xù)碳纖維增強金 屬基復(fù)合材料和短碳纖維增強金屬基復(fù)合材料。根據(jù)熔體發(fā)泡法制備泡沫金屬的特點，應(yīng) 采用短碳纖維增強的金屬基復(fù)合材料作為基體。制備方法中需要解決如下主要技術(shù)問題 當碳纖維與金屬復(fù)合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，要求碳纖維在使用前進 行表面處理；碳纖維的密度一般低于采用的金屬熔體密度，需要解決碳纖維在金屬熔體中 的均勻分散問題；添加碳纖維后的鋁熔體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，需要解決氣泡的生成和穩(wěn)定問 題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種鋁基泡沫材料的制備方法，達到制備 出具有高強度、高韌性、高吸能和高阻尼特性的鋁基泡沫材料的目的。
本發(fā)明方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用以下兩種方法中的一種。①電鍍法將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在350 450°C下的空氣氣氛中加熱 20 40分鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20 40%的硝酸中煮沸10 30分鐘，再用去離子水沖 洗至中性即可放入電鍍液中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法可以在碳纖維表面鍍覆金屬銅或金屬鎳。碳纖維表面電鍍銅的工藝條件如下。電鍍液成分為CuS04 5H20 60 200g/l，H2S04 100 180g/l，添加劑1 5ml/ 1，其余為水；鍍液溫度為10°c 20°C，電壓為IV 2V，電鍍時間為4 lOmin。為了提高 鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃度1 2%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理。添加 劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. 1 0. 3g/l，乙撐硫脲(N)0. 2 0. 4g/l，聚二硫二丙烷 磺酸鈉(SP)5 8g/l，甲基藍0. 3 0. 6g/l，OP-10乳化劑30 50ml/l，其余為水。碳纖維表面電鍍鎳的工藝條件如下。電鍍液成分為NiS04 6H20 300 400g/l，硼酸35 45g/l，添加劑40 60ml/ 1，其余為水；電流密度為0. 2 0. 4A/dm2，鍍液溫度10°C 20°C，電鍍時間為3 7min。 添加劑組成為NaCl 90 110g/l，苯磺酸鈉1 3g/l，十二烷基硫酸鈉1 3g/l，二乙氨 基戊炔二醇0. 2 0. 6g/l，其余為水。②化學(xué)鍍法碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在350 450°C下的空氣氣氛中加熱 10 20分鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20 40%的硝酸中煮沸10 20分鐘，再用去離子水沖 洗至中性；再將碳纖維放入濃度10 20g/l SnCl2水溶液中進行敏化處理，浸泡5 10 分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維浸入AgN03和NH3 H20的混合水溶液(AgN032 5g/l、 NH3 H20 6 8ml/l)中進行活化處理，浸泡5 10分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖 維放入質(zhì)量濃度HCH0水溶液中浸泡30 60秒，取出后即可放入化學(xué)鍍鍍液中開始化 學(xué)沉積。在碳纖維表明鍍覆一層金屬銅或金屬鎳，然后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳 纖維待用。碳纖維化學(xué)鍍銅的工藝條件如下。鍍液溫度為20°C 40°C，施鍍時間為15 30min。鍍液成分為CuS04 -5H20 15 20g/l，乙二胺四乙酸二鈉20 30g/l，酒石酸鉀鈉10 20g/l，NaOH 10 20g/l，2， 2'-聯(lián)吡啶30 50mg/l，亞鐵氰化鉀60 80mg/l，甲醛15 20ml/l，其余為水。為了提 高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃度1 2%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理并烘干碳纖維化學(xué)鍍鎳的工藝條件如下。鍍液溫度為40°C 60°C，pH為4. 0 6. 0，施鍍時間為15 30min。鍍液成分為 NiS04 '6H2025 35g/l，NaH2P02 .H20 15 25g/l，檸檬酸鈉 25 35g/l，醋酸納 15 25g/1，乳酸15 25ml/l，添加劑為4. 0 6. Oml/1，其余為水。添加劑的組成為苯磺酸鈉3 8g/l，二乙基己基硫酸鈉1 3g/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁或鋁合金在700°C 780°C下熔化并保溫0. 5 1. 5小時，向鋁或鋁合 金熔體中加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量1 10%的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳 纖維長度為1 10mm，制備出碳纖維均勻分布的鋁或鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁或鋁合金熔體降溫至680°C 700°C，加入占帶有金屬鍍 層的碳纖維和鋁(或鋁合金)熔體總質(zhì)量0. 5 2%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為 38 147 u m。攪拌時間為2 6分鐘，攪拌速度為1000 4000轉(zhuǎn)/分。發(fā)泡后取出并冷 卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫材料。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程(2)中，加入帶有金屬鍍層的碳纖維后的 攪拌時間為3 10分鐘，攪拌速度為800 1500轉(zhuǎn)/分。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程(2)中，為了降低鋁或鋁合金熔體的表面 張力和提高發(fā)泡能力，在工業(yè)純鋁或鋁合金熔化后，還可以向熔體中加入占工業(yè)純鋁或鋁 合金質(zhì)量0. 5 1 %的金屬鈣，或者加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的金屬鎂，或 者加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 的鈣同時加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5
的鎂，攪拌混合均勻。為了使帶有金屬鍍層的碳纖維在鋁熔體中的分散性不受添加金屬鈣、金屬鎂的影 響，上述的添加鈣或鎂或同時添加鈣和鎂的操作也可以在帶有金屬鍍層的碳纖維被加入到 鋁或鋁合金熔體之中并攪拌完成之后進行。金屬鈣、金屬鎂的加入量和加入方法與上述內(nèi) 容相同。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料制備過程中所采用的鋁合金可以是6063鋁合金、 ZL201鋁合金、2024鋁合金或A356鋁合金。由于在制備碳纖維增強鋁基復(fù)合材料過程中使用的是帶有金屬鍍層的1 10mm 的短碳纖維，短碳纖維兩端為裸露的纖維截面，為了提高短碳纖維與鋁熔體的復(fù)合效果，可 以采用化學(xué)鍍，將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進 行二次鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬銅或鎳所覆蓋。方法與前述碳纖維表面化學(xué)鍍相同。在鋁基泡沫材料制備過程(3)中，氫化鈦可以被加入到旋轉(zhuǎn)的鋁或鋁合金熔體表 面，也可以經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁或鋁合金熔體的底部。由于加入到鋁或鋁合金熔體 底部的氫化鈦與攪拌槳直接接觸，受到攪拌槳的剪切力作用后易于分散，采用這種添加方 式可適當降低攪拌速度和攪拌時間。攪拌完成后待發(fā)泡的鋁或鋁合金熔體可以在原有加熱 爐內(nèi)直接發(fā)泡，也可以轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，后一種發(fā)泡方式的溫場較為均勻。保 溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐后可以采用浸水冷卻或強制風冷。盛放鋁 或鋁合金熔體的坩鍋可以采用鐵質(zhì)材料制成。在鋁基泡沫材料制備過程(3)中，攪拌完成后的保溫發(fā)泡時間為3 8分鐘。本發(fā)明優(yōu)點如下。(1)本發(fā)明將碳纖維引入泡沫鋁材料的制備之中，由于短碳纖維的長徑比大于 100，這種特殊的線性形態(tài)對氣泡的穩(wěn)定作用將比現(xiàn)有理論中固相顆粒對氣泡的穩(wěn)定作用更大，明顯地表現(xiàn)出固體添加物對氣泡穩(wěn)定性的影響機制。碳纖維穩(wěn)定氣泡的作用是通過 阻礙重力排液，聚集鋁液并在氣泡薄化過程中及時補縮來完成的。同時，碳纖維彼此之間 的機械接觸及易被鋁液潤濕，使其能夠產(chǎn)生回復(fù)力來阻止氣泡壁變薄和抵消氣液界面的波 動，進而實現(xiàn)了泡沫的穩(wěn)定。依據(jù)碳纖維在氣泡形成過程中的穩(wěn)定機理，本發(fā)明給出了一種 新的泡沫鋁制備工藝，并以該工藝制備出高性能的鋁基泡沫材料。(2)本發(fā)明采用高彈性模量和高機械強度的碳纖維作為增強體制備泡沫鋁材料， 顯著地提高了材料的性能。當泡沫鋁材料的孔隙率不變時，其吸能和阻尼性能隨著孔壁強 度的提高而增大；當泡沫鋁孔壁具有合適的韌性時，其在使役時吸能和阻尼性能穩(wěn)定。普通 的泡沫鋁材料以在鋁熔體中添加金屬鈣后形成的固相顆粒作為氣泡穩(wěn)定劑。當以鈣為穩(wěn)定 劑制備的泡沫鋁材料的密度為0. 5g/cm3時，這種泡沫鋁材料的壓縮強度約為3MPa ；而采用 短碳纖維作為增強體制備的同種密度的泡沫鋁材料的壓縮強度高于6MPa，且碳纖維增強的 泡沫鋁材料的沖擊韌性提高約30%，能量吸收能力提高50%以上。因此，短碳纖維增強的 鋁基泡沫材料的抗壓強度、吸能和阻尼性能顯著提高，且材料的孔壁韌性較好。(3)本發(fā)明制備的碳纖維增強的鋁基泡沫材料的能量吸收能力的提高拓寬了泡沫 鋁材料的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍，滿足了航空航天工業(yè)、軍事工業(yè)、軌道交通運輸業(yè)等對高吸 能、高阻尼泡沫鋁材料的需求。(4)本發(fā)明向鋁或鋁合金中添加金屬鈣、鎂類表面活性元素，調(diào)整了鋁熔體的表面 張力，使碳纖維在鋁熔體中的分布更加均勻，使制備的泡沫鋁材料結(jié)構(gòu)更加均勻且密度可調(diào)。


附圖是實施例1制備的添加碳纖維的鋁基泡沫材料的形貌照片。
具體實施例方式實施例1鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在400°C下的空氣氣氛中加熱30分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度30%的硝酸中煮沸20分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法在碳纖維表面鍍覆金屬銅。碳纖維表面電鍍銅的工藝條件如下。電鍍液成分為CuS04 *51120 :130g/l,H2S04 :140g/l，添加劑3ml/l，其余為水；鍍液 溫度為15°C，電壓為1. 5V，電鍍時間為7min。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量 濃度1. 5%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理。添加劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. 2g/ 1，乙撐硫脲(N)0. 3g/l，聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)6. 5g/l，甲基藍0. 45g/l，0P—10乳化劑40ml/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁在740°C下熔化并保溫1小時，向鋁熔體中加入占工業(yè)純鋁質(zhì)量5% 的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為5mm，攪拌時間為7分鐘，攪拌速度為 1200轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至690°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量1. 2%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為74pm。攪拌時間為4分鐘，攪拌速度 為2500轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡5分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫 材料。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦加入到旋轉(zhuǎn)的鋁熔體表面，攪拌完成后待發(fā) 泡的鋁熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐 后在空氣中冷卻。實施例2鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在450°C下的空氣氣氛中加熱20分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度40%的硝酸中煮沸10分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法在碳纖維表面鍍覆金屬鎳。碳纖維表面電鍍鎳的工藝條件如下。電鍍液成分為NiS04 -6H20 :350g/l，硼酸40g/l，添加劑50ml/l，其余為水；電流密 度為0. 3A/dm2，鍍液溫度:15°C，電鍍時間為5min。添加劑組成為:NaCl 100g/l，苯磺酸鈉 2g/l，十二烷基硫酸鈉2g/l，二乙氨基戊炔二醇0. 4g/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將2024鋁合金在780°C下熔化并保溫1. 5小時，向鋁熔體中加入占鋁合金質(zhì)量 10%的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為10mm，攪拌時間為3分鐘，攪拌速 度為1500轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁合金熔體降溫至700°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和 鋁合金熔體總質(zhì)量2.0%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為147 ym。攪拌時間為6分鐘， 攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡3分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的 鋁基泡沫材料。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁合金熔體的底 部。攪拌完成后待發(fā)泡的鋁合金熔體轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有 液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐后強制風冷。盛放鋁合金熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。
實施例3鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用化學(xué)鍍法。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在450°C下的空氣氣氛中加熱10分 鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20%的硝酸中煮沸20分鐘，再用去離子水沖洗至中性；再將碳纖維 放入濃度10g/l SnClyK溶液中進行敏化處理，浸泡10分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維 浸入AgN03和NH3 H20的混合水溶液(AgN035g/l、NH3 H20 8ml/l)中進行活化處理，浸泡5 分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖維放入質(zhì)量濃度HCH0水溶液中浸泡60秒，取出 后即可放入化學(xué)鍍鍍液中開始化學(xué)沉積。在碳纖維表明鍍覆一層金屬鎳，然后將碳纖維長 絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維化學(xué)鍍鎳的工藝條件如下。鍍液溫度為50°C，pH為5. 0，施鍍時間為22min。鍍液成分為NiS04 6H20 30g/l, NaH2P02 H20 20g/l，檸檬酸鈉30g/l，醋酸納20g/l，乳酸20ml/l，添加劑為5. Oml/1，其余 為水。添加劑的組成為苯磺酸鈉5g/l，二乙基己基硫酸鈉2g/l，其余為水。(2)將A356鋁合金在760°C下熔化并保溫1小時，向鋁熔體中加入占鋁合金質(zhì)量 4%的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為7mm，攪拌時間為5分鐘，攪拌速度 為1300轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)將上述含有碳纖維的鋁合金熔體溫度降至680°C，加入占帶有金屬鍍層的碳 纖維和鋁合金熔體總質(zhì)量1. 5%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為74pm。攪拌時間為5 分鐘，攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡5分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增 強的鋁基泡沫材料。將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進行二次 鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬鎳所覆蓋。方法與本施例采用的碳纖維表面化學(xué)鍍相同。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁熔體的底部。攪 拌完成后待發(fā)泡的鋁熔體轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的 坩鍋被移出加熱爐后采用浸水冷卻。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦加入到旋轉(zhuǎn)的鋁熔體表面，攪拌完成后待發(fā) 泡的鋁熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐 后采用浸水冷卻。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例4鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在400°C下的空氣氣氛中加熱30分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度30%的硝酸中煮沸20分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。
碳纖維表面處理過程中采用電鍍法在碳纖維表面鍍覆金屬銅。碳纖維表面電鍍銅的工藝條件如下。電鍍液成分為CuS04 *51120 :130g/l,H2S04 :140g/l，添加劑3ml/l，其余為水；鍍液 溫度為15°C，電壓為1. 5V，電鍍時間為7min。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量 濃度1. 5%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理。添加劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. 2g/ 1，乙撐硫脲_ 3g/l，聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)6. 5g/l，甲基藍0. 45g/l，0P-10乳化劑 40ml/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將6063鋁合金在720°C下熔化并保溫0. 5小時，向鋁合金熔體中加入占鋁合金質(zhì) 量8%的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為4mm，攪拌時間為8分鐘，攪拌速 度為1000轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁合金熔體降溫至700°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和 鋁合金熔體總質(zhì)量1. 0%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為61 u m。攪拌時間為3分鐘， 攪拌速度為3000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡6分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的 鋁基泡沫材料。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁合金熔體的底 部。攪拌完成后待發(fā)泡的鋁合金熔體轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有 液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐后采用強制風冷。盛放鋁合金熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制 成。實施例5 鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用化學(xué)鍍法。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在400°C下的空氣氣氛中加熱15分 鐘，然后浸入質(zhì)量濃度30%的硝酸中煮沸15分鐘，再用去離子水沖洗至中性；再將碳纖維 放入濃度15g/l SnCl2水溶液中進行敏化處理，浸泡7分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維 浸入AgN03和NH3 H20的混合水溶液(AgN033. 5g/l、NH3 H207ml/1)中進行活化處理，浸泡 7分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖維放入質(zhì)量濃度1 % HCH0水溶液中浸泡45秒，取出 后即可放入化學(xué)鍍鍍液中開始化學(xué)沉積。在碳纖維表明鍍覆一層金屬銅，然后將碳纖維長 絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維化學(xué)鍍銅的工藝條件如下。鍍液溫度為30°C，施鍍時間為22min。鍍液成分為CuS04 5H20 17g/l，乙二胺四 乙酸二鈉25g/l，酒石酸鉀鈉15g/l，Na0H 15g/l，2，2'-聯(lián)吡啶40mg/l，亞鐵氰化鉀70mg/ 1，甲醛18ml/l，其余為水。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃度1. 5%的硼酸 對鍍銅碳纖維進行浸泡處理并烘干。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將ZL201鋁合金在700°C下熔化并保溫0. 5小時，向鋁合金熔體中加入占鋁合金質(zhì) 量3 %的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為3mm，攪拌時間為10分鐘，攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至680°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁合 金熔體總質(zhì)量0.5%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為38 ym。攪拌時間為2分鐘，攪拌 速度為4000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡8分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基 泡沫材料。將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進行二次 鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬銅所覆蓋。方法與本施例采用的碳纖維表面化學(xué)鍍相同。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦加入到旋轉(zhuǎn)的鋁合金熔體表面，攪拌完成后 待發(fā)泡的鋁合金熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移 出加熱爐后采用浸水冷卻。盛放鋁合金熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例6鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在350°C下的空氣氣氛中加熱40分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度20%的硝酸中煮沸30分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法在碳纖維表面鍍覆金屬銅。碳纖維表面電鍍銅的工藝條件如下。電鍍液成分為CuS04 5H20 :60g/l, H2S04 :100g/l，添加劑lml/l，其余為水；鍍液 溫度為10°C，電壓為IV，電鍍時間為4min。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃 度的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理。添加劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. lg/1，乙 撐硫脲_ 2g/l，聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)5g/l，甲基藍0. 3g/l，0P-10乳化劑30ml/l, 其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁在700°C下熔化并保溫0.5小時，向鋁熔體中加入占鋁熔體質(zhì)量2%的 帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為2mm，攪拌時間為8分鐘，攪拌速度為900 轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至680°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量0. 5%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為38pm。攪拌時間為3分鐘，攪拌速度 為1500轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡8分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫 材料。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程(2)中，在鋁熔化后向熔體中加入占鋁熔 體質(zhì)量0. 8 %的金屬鈣，攪拌混合均勻。將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進行二次鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬銅所覆蓋。方法與實施例5碳纖維表面化學(xué)鍍相同。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦加入到旋轉(zhuǎn)的鋁熔體表面，攪拌完成后待發(fā) 泡的鋁熔體轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加 熱爐后強制風冷。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例7鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在380°C下的空氣氣氛中加熱25分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度25%的硝酸中煮沸18分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法可以在碳纖維表面鍍覆金屬鎳。
碳纖維表面電鍍鎳的工藝條件如下。電鍍液成分為NiS04 -6H20 :320g/l，硼酸38g/l，添加劑45ml/l，其余為水；電流密 度為0. 28A/dm2，鍍液溫度18°C，電鍍時間為6min。添加劑組成為:NaCl 98g/l，苯磺酸鈉 1. 8g/l，十二烷基硫酸鈉1. 8g/l，二乙氨基戊炔二醇0. 3g/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁在760°C下熔化并保溫1. 0小時，向鋁熔體中加入占工業(yè)純鋁質(zhì)量6% 的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為3mm，攪拌時間為6分鐘，攪拌速度為 1000轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至700°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量1.0%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為74pm。攪拌時間為4分鐘，攪拌速度 為2000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡4分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫 材料。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程(2)中，在工業(yè)純鋁熔化后向熔體中加入 占工業(yè)純鋁質(zhì)量0. 8%的金屬鎂，攪拌混合均勻。將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進行二次 鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬鎳所覆蓋。方法與實施例3碳纖維表面化學(xué)鍍相同。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁熔體的底部。攪 拌完成后待發(fā)泡的鋁熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋 被移出加熱爐后采用浸水冷卻。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例8鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用化學(xué)鍍法。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在420°C下的空氣氣氛中加熱15分鐘，然后浸入質(zhì)量濃度30%的硝酸中煮沸20分鐘，再用去離子水沖洗至中性；再將碳纖維 放入濃度20g/l SnCl2水溶液中進行敏化處理，浸泡6分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維 浸入AgN03和NH3 H20的混合水溶液(AgN033g/l、NH3 H20 8ml/l)中進行活化處理，浸泡6 分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖維放入質(zhì)量濃度HCH0水溶液中浸泡50秒，取出 后即可放入化學(xué)鍍鍍液中開始化學(xué)沉積。在碳纖維表明鍍覆一層金屬銅，然后將碳纖維長 絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維化學(xué)鍍銅的工藝條件如下。鍍液溫度為35°C，施鍍時間為16min。鍍液成分為CuS04 5H20 20g/l,乙二胺四 乙酸二鈉20g/l，酒石酸鉀鈉10g/l，Na0H 10g/l，2，2'-聯(lián)吡啶50mg/l，亞鐵氰化鉀60mg/ 1，甲醛15ml/l，其余為水。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃度的硼酸對 鍍銅碳纖維進行浸泡處理并烘干。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁在740°C下熔化并保溫1. 0小時，向鋁熔體中加入占鋁熔體質(zhì)量7% 的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為9mm，攪拌時間為5分鐘，攪拌速度為 1200轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁合金熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至680°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量1. 5%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為43pm。攪拌時間為3分鐘，攪拌速度 為3000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡7分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫 材料。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程⑵中，在鋁熔化后向熔體中加入占鋁熔 體質(zhì)量0. 5%的鈣同時加入占鋁熔體質(zhì)量1. 0%的鎂，攪拌混合均勻。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁熔體的底部。攪 拌完成后待發(fā)泡的鋁熔體轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的 坩鍋被移出加熱爐后采用浸水冷卻。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例9鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用化學(xué)鍍法。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在430°C下的空氣氣氛中加熱17分 鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20%的硝酸中煮沸20分鐘，再用去離子水沖洗至中性；再將碳纖維 放入濃度17g/l SnCl2水溶液中進行敏化處理，浸泡6分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維 浸入AgN03和NH3 H20的混合水溶液(AgN035g/l、NH3 H20 6ml/l)中進行活化處理，浸泡 10分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖維放入質(zhì)量濃度HCH0水溶液中浸泡60秒，取 出后即可放入化學(xué)鍍鍍液中開始化學(xué)沉積。在碳纖維表明鍍覆一層金屬鎳，然后將碳纖維 長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維化學(xué)鍍鎳的工藝條件如下。鍍液溫度為55°C，pH為5. 5，施鍍時間為25min。鍍液成分為NiS04-6H20 25g/l， NaH2P02 H20 25g/l，檸檬酸鈉35g/l，醋酸納15g/l，乳酸25ml/l，添加劑為4. Oml/1，其余
13為水。添加劑的組成為苯磺酸鈉3g/l，二乙基己基硫酸鈉3g/l，其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁740°C下熔化并保溫1.0小時，向鋁熔體中加入占鋁熔體質(zhì)量4%的帶 有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為5mm，攪拌時間為4分鐘，攪拌速度為1300 轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至700°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量1.7%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為147 ym。攪拌時間為4分鐘，攪拌速度 為2000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡5分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫 材料。在帶有金屬鍍層的碳纖維被加入到鋁熔體之中并攪拌完成之后，向熔體中加入占 鋁熔體質(zhì)量1. 0%的金屬鈣，同時加入占鋁熔體質(zhì)量0. 5%的鎂，攪拌混合均勻。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦加入到旋轉(zhuǎn)的鋁熔體表面，攪拌完成后待發(fā) 泡的鋁熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐 后采用強制風冷。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。實施例10鋁基泡沫材料的制備方法步驟如下。(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用電鍍法。將碳纖維原絲表面進行預(yù)處理后，以電鍍的方法在碳纖維表明鍍覆一層金屬，然 后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用。碳纖維表面預(yù)處理的方法是將碳纖維原絲在320°C下的空氣氣氛中加熱38分鐘， 然后浸入質(zhì)量濃度36%的硝酸中煮沸22分鐘，再用去離子水沖洗至中性即可放入電鍍液 中進行電沉積。碳纖維表面處理過程中采用電鍍法可以在碳纖維表面鍍覆金屬銅。碳纖維表面電鍍銅的工藝條件如下。電鍍液成分為CuS04 5H20 :70g/l, H2S04 :130g/l，添加劑:2ml/l，其余為水；鍍液 溫度為10°C，電壓為2V，電鍍時間為8min。為了提高鍍銅碳纖維的抗氧化能力，使用質(zhì)量濃 度2%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理。添加劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. lg/1，乙 撐硫脲_ 4g/l，聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)8g/l，甲基藍0. 3g/l，0P-10乳化劑30ml/l, 其余為水。(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁在710°C下熔化并保溫1.0小時，向鋁熔體中加入占鋁熔體質(zhì)量3% 的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為3mm，攪拌時間為3分鐘，攪拌速度為 1500轉(zhuǎn)/分，制備出碳纖維均勻分布的鋁熔體。(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁熔體降溫至680°C，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和鋁熔 體總質(zhì)量1. 2%的氫化鈦并攪拌均勻，氫化鈦粒度為74pm。攪拌時間為3分鐘，攪拌速度 為3000轉(zhuǎn)/分。攪拌完成后保溫發(fā)泡6分鐘。取出并冷卻可得到碳纖維增強的鋁基泡沫
14材料。在碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備過程(2)中，在帶有金屬鍍層的碳纖維被加入 到鋁合金熔體之中并攪拌完成之后，向熔體中加入占鋁熔體質(zhì)量的金屬鈣，或者加入占 鋁熔體質(zhì)量的金屬鎂。將帶有金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，采用化學(xué)鍍對短碳纖 維進行二次鍍覆，以使兩個裸露端頭被金屬銅所覆蓋。方法與實施例5碳纖維表面化學(xué)鍍 相同。在鋁基泡沫材料制備過程中，氫化鈦經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁熔體的底部。攪 拌完成后待發(fā)泡的鋁熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋 被移出加熱爐后采用浸水冷卻。盛放鋁熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。
權(quán)利要求
一種鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟如下(1)碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理的方法采用以下兩種方法中的一種①電鍍法將碳纖維原絲在350～450℃下的空氣氣氛中加熱20～40分鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20～40％的硝酸中煮沸10～30分鐘，再用去離子水沖洗至中性，放入電鍍液中進行電沉積，在碳纖維表明鍍覆一層金屬銅或金屬鎳，然后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用；②化學(xué)鍍法將碳纖維原絲在350～450℃下的空氣氣氛中加熱10～20分鐘，然后浸入質(zhì)量濃度20～40％的硝酸中煮沸10～20分鐘，再用去離子水沖洗至中性；再將碳纖維放入濃度10～20g/l SnCl2水溶液中進行敏化處理，浸泡5～10分鐘，取出洗凈；將敏化后的碳纖維浸入AgNO32～5g/l、NH3·H2O 6～8ml/l的AgNO3和NH3·H2O的混合水溶液中進行活化處理，浸泡5～10分鐘，取出洗凈；最后將活化后的碳纖維放入質(zhì)量濃度1％HCHO水溶液中浸泡30～60秒，取出后放入化學(xué)鍍鍍液中開始化學(xué)沉積，在碳纖維表明鍍覆一層金屬銅或金屬鎳，然后將碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維待用；(2)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備將工業(yè)純鋁或鋁合金在700℃～780℃下熔化并保溫0.5～1.5小時，向鋁或鋁合金熔體中加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量1～10％的帶有金屬鍍層的碳纖維并攪拌均勻，碳纖維長度為1～10mm，制備出碳纖維均勻分布的鋁或鋁合金熔體；(3)鋁基泡沫材料的制備將上述含有碳纖維的鋁或鋁合金熔體降溫至680℃～700℃，加入占帶有金屬鍍層的碳纖維和熔體總質(zhì)量0.5～2％的氫化鈦并攪拌均勻，攪拌時間為2～6分鐘，攪拌速度為1000～4000轉(zhuǎn)/分，氫化鈦粒度為38～147μm，發(fā)泡后取出并冷卻得到碳纖維增強的鋁基泡沫材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，采用電鍍 法在碳纖維表面鍍銅的工藝條件如下電鍍液成分為 CuS04 5H20 60 200g/l，H2S04 100 180g/l，添加劑1 5ml/l，其余 為水；鍍液溫度為10°C 20°C，電壓為IV 2V，電鍍時間為4 lOmin，使用質(zhì)量濃度1 2%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理；添加劑組成為2_巰基苯并咪唑(M)0. 1 0. 3g/ 1，乙撐硫脲_ 2 0. 4g/l，聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)5 8g/l，甲基藍0. 3 0. 6g/l， OP-10乳化劑30 50ml/l，其余為水。
3.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，采用電鍍 法在碳纖維表面鍍鎳的工藝條件如下電鍍液成分為NiS04 6H20 300 400g/l，硼酸35 45g/l，添加劑40 60ml/l，其 余為水；電流密度為0. 2 0. 4A/dm2，鍍液溫度10°C 20°C，電鍍時間為3 7min ；添加 劑組成為NaCl 90 110g/l，苯磺酸鈉1 3g/l，十二烷基硫酸鈉1 3g/l，二乙氨基戊 炔二醇0. 2 0. 6g/l，其余為水。
4.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，采用化學(xué)鍍法在碳纖維表面鍍銅的工藝條件如下鍍液溫度為20°C 40°C，施鍍時間為15 30min ；鍍液成分為CuS04 -5H20 15 20g/ 1，乙二胺四乙酸二鈉20 30g/l，酒石酸鉀鈉10 20g/l，Na0H 10 20g/l，2，2'-聯(lián)吡 啶30 50mg/l，亞鐵氰化鉀60 80mg/l，甲醛15 20ml/l，其余為水，使用質(zhì)量濃度1 2%的硼酸對鍍銅碳纖維進行浸泡處理并烘干。
5.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，采用化學(xué) 鍍法在碳纖維表面鍍鎳的工藝條件如下鍍液溫度為40 °C 60 °C，pH為4. 0 6. 0，施鍍時間為15 30min ；鍍液成分為 NiS04 '6H2025 35g/l，NaH2P02 .H20 15 25g/l，檸檬酸鈉 25 35g/l，醋酸納 15 25g/ 1，乳酸15 25ml/l，添加劑為4. 0 6. Oml/1，其余為水；添加劑的組成為苯磺酸鈉3 8g/l，二乙基己基硫酸鈉1 3g/l，其余為水。
6.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中，在工業(yè) 純鋁或鋁合金熔化后，向熔體中加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 的金屬鈣，或者加 入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的金屬鎂，或者加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的鈣同時加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的鎂，攪拌混合均勻。
7.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中，在帶有 金屬鍍層的碳纖維被加入到鋁或鋁合金熔體之中并攪拌完成之后，向熔體中加入占工業(yè)純 鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的金屬鈣，或者加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的金屬 鎂，或者加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量0. 5 1 %的鈣同時加入占工業(yè)純鋁或鋁合金質(zhì)量 0. 5 1 %的鎂，攪拌混合均勻。
8.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中，攪拌時間 為3 10分鐘，攪拌速度為800 1500轉(zhuǎn)/分。
9.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于采用的鋁合金是6063 鋁合金、ZL201鋁合金、2024鋁合金或A356鋁合金。
10.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，將帶有 金屬鍍層的碳纖維長絲剪成所需長度的短碳纖維后，對短碳纖維進行二次鍍覆，使兩個裸 露端頭被金屬銅或鎳所覆蓋。
11.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中，氫化鈦 加入到旋轉(zhuǎn)的鋁或鋁合金熔體表面，或經(jīng)由空心的攪拌軸加入到鋁或鋁合金熔體的底部， 攪拌完成后待發(fā)泡的鋁或鋁合金熔體在原有加熱爐內(nèi)直接發(fā)泡，或轉(zhuǎn)移至另一恒溫爐內(nèi)進 行發(fā)泡，保溫發(fā)泡完成時盛有液態(tài)泡沫的坩鍋被移出加熱爐后，浸水冷卻或強制風冷，盛放 鋁或鋁合金熔體的坩鍋采用鐵質(zhì)材料制成。
12.按照權(quán)利要求1所述的鋁基泡沫材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中，攪拌完 成后保溫發(fā)泡3 8分鐘。
全文摘要
一種鋁基泡沫材料的制備方法，首先在碳纖維表明鍍覆一層金屬，向鋁或鋁合金熔體中加入帶有金屬鍍層的碳纖維，然后加入氫化鈦并攪拌均勻，發(fā)泡后取出并冷卻得到碳纖維增強的鋁基泡沫材料。本發(fā)明將碳纖維引入泡沫鋁材料的制備之中，實現(xiàn)了氣泡的穩(wěn)定和材料性能的提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的泡沫鋁材料的壓縮強度高于6MPa，沖擊韌性提高約30％，能量吸收能力提高50％以上。因此，短碳纖維增強的鋁基泡沫材料的抗壓強度、吸能和阻尼性能顯著提高，且材料的孔壁韌性較好。
文檔編號C22C49/06GK101798665SQ20101013275
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者劉宜漢, 吳林麗, 姚廣春, 張曉明, 曹卓坤, 羅洪杰 申請人:東北大學(xué)