一种镀铜碳纤维增强铝锂合金复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种镀铜碳纤维增强铝锂合金复合材料及其制备方法。该复合材料是由镀铜碳纤维与铝锂合金粉末混合烧结而成，镀铜碳纤维体积分数含量1～10%。本发明的制备方法主要包括碳纤维的镀铜、球磨混料以及真空热压烧结。通过调控镀铜碳纤维的体积分数，能降低铝锂合金的密度，提升铝锂合金的强度、韧性并改善其各向异性，在力学性能接近的情况下，比普通铝锂合金密度减轻5%以上。本发明特别适用于要求材料具有轻质、高强度、综合性能良好的飞行器零部件。

主权项

一种镀铜碳纤维增强铝锂合金复合材料，其特征在于：由粒径为10‑15μm的铝锂合金粉及其体积分数为1～10%的镀铜碳纤维制成，其中，按照重量比，铝锂合金粉的组成成分为1～2.5%的Li、0.1～3% 的Mg、1～2%的Cu、0.1～0.5%的Mn、0.05～0.2%的Zr、0.3‑1.5%的Zn和Al及不可避免的杂质；所述镀铜碳纤维为直径10μm的碳纤维浸入镀液中通过化学镀的方式得到；所述镀液的pH值为12‑13，温度为40‑50℃，镀液中含有的成分如下：14‑16g/L的硫酸铜、18‑22g/L的酒石酸钾钠、23‑27g/L的 EDTA、15‑17g/L的氢氧化钠、14‑16ml/L的甲醛、5‑7mg/L的二联吡啶和18‑22mg/L的亚铁氰化钾；上述镀铜碳纤维增强铝锂合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）碳纤维镀铜配制pH值为12‑13的镀液分别称取硫酸铜、酒石酸钾钠、EDTA、氢氧化钠、甲醛、二联吡啶和亚铁氰化钾溶于水中配制成镀液，镀液中各成分的含量分别为：硫酸铜14‑16g/L、酒石酸钾钠18‑22g/L、EDTA 23‑27g/L、氢氧化钠15‑17g/L、甲醛14‑16ml/L、二联吡啶5‑7mg/L和亚铁氰化钾18‑22mg/L，并限定镀液的温度为40‑50℃；将碳纤维置于配制好的镀液中并保持搅拌的状态下进行化学镀直至碳纤维的表面附着有多晶铜镀层；2）混料将步骤1）中表面已镀铜的碳纤维按照体积分数1‑10%的比例加入到铝锂合金粉末中，然后采用行星式球磨机混料直至观察不到团聚为止，得到原料粉备用；其中，所述铝锂合金粉的组成成分为1～2.5%的Li、0.1～3% 的Mg、1～2%的Cu、0.1～0.5%的Mn、0.05～0.2%的Zr、0.3‑1.5%的Zn，其余为Al及不可避免的杂质；3）烧制合金将步骤2）中得到的原料粉在真空度为0.001‑0.005Pa、压强为30‑100MPa的条件下烧结，烧结时，以每分钟30‑80℃的升温速率将温度升至530‑610℃并保持该温度5‑30min完成烧结，烧结完成后自然冷却至室温即得到产品。