一种碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料的制备方法，以聚二甲基硅烷和聚氯乙烯为原料，按聚二甲基硅烷为原料质量百分比92～95％，聚氯乙烯为原料质量百分比5～8％配料；先对复合纤维进行表面处理来有效改善复合纤维在金属熔体中的均匀分散和润湿性，通过液态金属搅拌工艺将碳/碳化硅复合纤维直接加入到基体金属熔体中，使复合纤维均匀地分散在金属熔体中并与之复合。通过添加金属钙、镁类的表面活性元素和稀土元素，调整了铝熔体的表面张力，使发泡过程中产生的气泡更加均匀稳定。提供了一种高强度、高韧性、高吸能及高阻尼特性的碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料。

主权项

一种碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料的制备方法，具有如下步骤：(1)制备碳/碳化硅复合纤维以聚二甲基硅烷和聚氯乙烯为原料，按聚二甲基硅烷为原料质量百分比92～95％，聚氯乙烯为原料质量百分比5～8％配料，加入三口烧瓶中混合均匀，在高纯N₂保护下进行共热解反应；当反应物熔融分解成均匀的液态物后于420～450℃保温反应2～10h，然后冷却至室温；产物经甲苯溶解、过滤、蒸馏后得到棕色的聚碳硅烷固体；随后在N₂保护下熔融后进行高速纺丝，再经过空气不熔化处理后，将处理后的聚碳硅烷纤维放入管式扩散炉中的有氮气保护的石英管内，以100～200℃/h的速率升温至1250℃，保温30min后冷至室温，得到碳/碳化硅复合纤维；(2)碳/碳化硅复合纤维的表面处理采用电镀法对碳/碳化硅复合纤维进行表面处理，将碳/碳化硅复合纤维置于350～450℃下的空气气氛中加热20～40分钟后用去离子水冲洗，在丙酮中浸泡30～40分钟后水洗，完成除胶处理后对碳/碳化硅复合纤维采用氨水进行处理改性，处理时间为24～36h；水洗后浸入质量浓度为20～40％的硝酸中加热10～30分钟，用去离子水冲洗至中性，然后通过电沉积在纤维表明镀覆一铜层；再使用质量浓度为1～2％的硼酸对镀铜复合纤维进行浸泡处理后将纤维长丝加工成1～10mm的短纤维，对短纤维的两个裸露端头进行二次镀覆，使其被金属铜所覆盖；(3)制备碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料将铝合金在加热炉中于700℃～780℃下熔化并保温0.5～1.5小时，向熔体中加入占铝合金熔体总质量1～10％的经过表面处理的碳/碳化硅复合纤维，搅拌均匀；待铝合金熔体降温至680℃～700℃时，加入0.5～2％的氯化钾并均匀搅拌2～5分钟，待发泡后取出并冷却得到碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料。