用于船艇的鋁基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于船艇的鋁基復(fù)合材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法組成具 有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能 優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類， 其中鋁合金由于密度小、強(qiáng)度高、塑性好等特性，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和航空航天、國(guó)防軍工等高新
技術(shù)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。
[0003] 船艇常年接觸海水，容易被海水侵蝕，而且航行時(shí)不希望受到磁力干擾，因此本發(fā) 明旨在研究一種強(qiáng)度高、具有抗海水侵蝕性能且避磁性的鋁基復(fù)合材料，以適用于船艇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了提供一種用于船艇的鋁基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材 料強(qiáng)度尚，具有良好的抗海水侵蝕性能和避磁性。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁60-75份、錳0.5-4 份、鎂1 -2份、鋰0.5-2份、鈹0.8-2.5份、銅3-8份、鈦1 -2份、碳纖維1 -3份、碳化硅纖維2-5份、 氧化鋁5-10份。
[0007] 以上所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁68份、 錳2.4份、鎂1.5份、鋰1.3份、鈹1.6份、銅6份、鈦1.5份、碳纖維2份、碳化硅纖維3份、氧化鋁7 份。
[0008] 進(jìn)一步的，所述碳纖維為短切纖維。
[0009] 進(jìn)一步的，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20~ 300um〇
[0010] 以上所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0011] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 8-12h，形成均勻的混合粉末；
[0012] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于350-450MPa下壓制；
[0013] (3)在氮?dú)夥諊校?100-1250°C下燒結(jié)15-30min，降溫至400-500°C，保持l_2h， 后繼續(xù)自然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟(2)中壓制壓強(qiáng)為400MPa。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟⑶中燒結(jié)條件為于1180 °C下燒結(jié)20min。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為：
[0017] 第一，本發(fā)明的復(fù)合材料以金屬鋁為基體，鋁與錳、鎂互配具有很好的耐腐蝕性和 較高的強(qiáng)度，又加入了鈹和銅，產(chǎn)生協(xié)同作用，抗腐蝕能力更強(qiáng)，且同時(shí)具有避磁性，延長(zhǎng)了 使用壽命；
[0018] 第二，本發(fā)明的復(fù)合材料中加入了鋰，又采用碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)，使得其強(qiáng) 度更高，可增加船艇的載重量以及提高運(yùn)行速度；
[0019] 第三，本發(fā)明制備方法適用范圍廣，節(jié)能省時(shí)，工藝可靠高效，利于規(guī)?；a(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，本發(fā)明中使用的原料若無(wú)特別說(shuō) 明，均可通過市購(gòu)獲得。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁60份、錳0.5份、鎂 1份、鋰0.5份、鈹0.8份、銅3份、鈦1份、碳纖維1份、碳化硅纖維2份、氧化鋁5份，其中所述碳 纖維為短切纖維，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20~ 300um〇
[0023] 上述用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0024] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 8h，形成均勻的混合粉末；
[0025] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于350MPa下壓制；
[0026] (3)在氮?dú)夥諊?，?100°C下燒結(jié)15min，降溫至400-500°C，保持l_2h，后繼續(xù)自 然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁64份、錳1.4份、鎂 1.2份、鋰0.8份、鈹1.2份、銅4.5份、鈦1.3份、碳纖維1.5份、碳化硅纖維2.5份、氧化鋁6份， 其中所述碳纖維為短切纖維，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng) 度為20~300um。
[0029] 上述用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0030] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 9h，形成均勻的混合粉末；
[0031] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于375MPa下壓制；
[0032] (3)在氮?dú)夥諊校?140°C下燒結(jié)18min，降溫至400-500°C，保持l_2h，后繼續(xù)自 然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁68份、錳2.4份、鎂 1.5份、鋰1.3份、鈹1.6份、銅6份、鈦1.5份、碳纖維2份、碳化硅纖維3份、氧化鋁7份，其中所 述碳纖維為短切纖維，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20 ~300um。
[0035] 上述用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0036] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 10h，形成均勻的混合粉末；
[0037] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于400MPa下壓制；
[0038] (3)在氮?dú)夥諊?，?180°C下燒結(jié)20min，降溫至400-500°C，保持l_2h，后繼續(xù)自 然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁72份、錳3.2份、鎂 1.7份、鋰1.6份、鈹2份、銅7份、鈦1.8份、碳纖維2.5份、碳化硅纖維4份、氧化鋁8份，其中所 述碳纖維為短切纖維，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20 ~300um。
[0041] 上述用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0042] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 1 lh，形成均勻的混合粉末；
[0043] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于420MPa下壓制；
[0044] (3)在氮?dú)夥諊?，?220°C下燒結(jié)25min，降溫至400-500°C，保持l_2h，后繼續(xù)自 然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0045] 實(shí)施例5
[0046] 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁75份、錳4份、鎂2 份、鋰2份、鈹2.5份、銅8份、鈦2份、碳纖維3份、碳化硅纖維5份、氧化鋁10份，其中所述碳纖 維為短切纖維，所述碳化硅纖維為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20~ 300um〇
[0047] 上述用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0048] (1)按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合 12h，形成均勻的混合粉末；
[0049] (2)將步驟(1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于450MPa下壓制；
[0050] (3)在氮?dú)夥諊校?250°C下燒結(jié)30min，降溫至400-500°C，保持1-2h，后繼續(xù)自 然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。
[0051 ]性能測(cè)試
[0052]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1-5所得產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，其中耐鹽霧性試驗(yàn):將待測(cè)樣浸泡于 l〇wt%的氯化鈉溶液中200h，后置于濕度98%、溫度35-45°C的環(huán)境中30d，觀察表面是否腐 蝕，結(jié)果如下表：
[0053]表1產(chǎn)品性能測(cè)試數(shù)據(jù)
[0054]
[0055] ~由上表可見，本發(fā)明的復(fù)合材料強(qiáng)度高，具有良好的抗海水侵蝕性和避磁性，其中^ 實(shí)施例3效果最佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于船艇的鋁基復(fù)合材料，其特征在于，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料:鋁60-75 份、錳0.5-4份、鎂1-2份、鋰0.5-2份、鈹0.8-2.5份、銅3-8份、鈦1 -2份、碳纖維1-3份、碳化硅 纖維2-5份、氧化鋁5-10份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料，其特征在于，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì) 的如下原料:鋁68份、錳2.4份、鎂1.5份、鋰1.3份、鈹1.6份、銅6份、鈦1.5份、碳纖維2份、碳 化硅纖維3份、氧化鋁7份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為短 切纖維。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料，其特征在于，所述碳化硅纖維 為粉末狀的碳化硅晶須，直徑為0.1~2um，長(zhǎng)度為20~300um〇5. 權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟： (1) 按照質(zhì)量配比稱取鋁、錳、鎂、鋰、鈹、銅、鈦和氧化鋁，用機(jī)械球磨混料機(jī)混合8-12h，形成均勻的混合粉末； (2) 將步驟（1)所得粉末與碳纖維和碳化硅纖維混合均勻，于350-450MPa下壓制； (3) 在氮?dú)夥諊?，?100_1250°C下燒結(jié)15-30min，降溫至400-500°C，保持l_2h，后繼 續(xù)自然冷卻，即得所述用于船艇的鋁基復(fù)合材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟 (2) 中壓制壓強(qiáng)為400MPa。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于船艇的鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟 (3) 中燒結(jié)條件為于1180°C下燒結(jié)20min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于船艇的鋁基復(fù)合材料及其制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該用于船艇的鋁基復(fù)合材料包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)的如下原料：鋁60-75份、錳0.5-4份、鎂1-2份、鋰0.5-2份、鈹0.8-2.5份、銅3-8份、鈦1-2份、碳纖維1-3份、碳化硅纖維2-5份、氧化鋁5-10份。本發(fā)明的復(fù)合材料強(qiáng)度高，具有良好的抗海水侵蝕性能和避磁性；本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)便，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【IPC分類】C22C49/06, C22C49/14, C22C101/10, C22C47/14, C22C101/14
【公開號(hào)】CN105648364
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明
【申請(qǐng)人】蘇州萊特復(fù)合材料有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日