CN101250677B - 二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 - Google Patents
二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101250677B CN101250677B CN2008100358232A CN200810035823A CN101250677B CN 101250677 B CN101250677 B CN 101250677B CN 2008100358232 A CN2008100358232 A CN 2008100358232A CN 200810035823 A CN200810035823 A CN 200810035823A CN 101250677 B CN101250677 B CN 101250677B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- coating
- composite material
- magnesium
- tio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
一种复合材料技术领域的二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料。所述复合材料是由镁合金和具有二氧化钛涂层的碳纤维组成，其中，添加的增强相的重量百分比为：碳纤维30-70％，碳纤维单丝直径为6μm-8μm，镁合金为余量。本发明中碳纤维表面二氧化钛涂层，改善了镁与碳纤维之间的润湿性，并避免了复合材料的强界面结合，界面干净，无针状相生成，提高了材料的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料技术领域的镁基材料，具体是一种表面具有二氧化钛涂层的碳纤维增强镁基复合材料。
背景技术
金属基复合材料是用两种或两种以上材料复合而成，目的是更有效地发挥不同材料各自的特性，并赋予其单一使用材料所不具备的优良的复合性能。近年来，随着汽车和航空航天技术的发展，以轻合金为基体的复合材料越来越显示出广阔的应用前景，但目前的研究多集中在铝基复合材料方面，对铝基复合材料的制备、微观结构、性能等进行了深入的研究。与铝相比，镁的密度低(1.74g/cm3)，约为铝的64％，钢的20％。因此，其比强度明显高于铝和钢。
镁合金自身强度和模量的绝对值较低，添加增强体制成的镁基复合材料具有比镁合金更好的综合性能，已成为金属基复合材料的一个重要研究领域。通过选用高强度高模量的碳纤维作为增强体可有效提高材料的力学性能。
由于碳纤维和镁互不浸润，一般采用纤维表面涂层处理的方法改善纤维和镁基体之间的润湿性。常用的改善润湿性的涂层如SiO2，TiN，SiC等涂层，这些涂层虽然能改善纤维和基体的润湿性，却在复合材料界面处生成大量的针状相，形成强界面结合，影响了复合材料力学性能。
经对现有技术的文献检索发现，Dr.C. 
W. 
M.Ottmüller，Prof.R.F.Singer等在《Advanced Engineering Materials》(《先进工程材料》)(2000，Volume2，Issue6，P327-337)发表的“Carbon long fiber reinforcedmagnesium alloys”(《碳长纤维增强镁合金》)一文中采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维表面涂覆一层TiN涂层，所制得的复合材料界面存在大量针状相。
发明内容
本发明的目的在于克服现有碳纤维增强镁基复合材料的不足，提供一种二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料。这种涂层复合材料避免了复合材料的强界面 结合，界面结合干净、无针状界面相生成，使其解决以往其他涂层碳纤维增强镁基复合材料因强界面结合引起的复合材料力学性能下降的问题，提高了碳纤维增强镁基复合材料的力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所述的涂层碳纤维增强镁基复合材料，由基体镁合金和表面具有TiO2涂层的碳纤维组成，组分的质量百分比为：碳纤维30-60％，碳纤维单丝直径为6μm-8μm，其余为镁合金。
所述碳纤维表面TiO2涂层由现有技术中的溶胶凝胶法制得，其厚度在1μm以下，该涂层在纤维表面连续、均匀、光滑分布。
所述碳纤维表面TiO2涂层的存在改善了碳纤维和镁基体的润湿性，所制备的材料结构致密。
所述TiO2涂层碳纤维增强镁基复合材料中，界面干净，无针状界面相存在。
本发明上述的基体镁合金采用现有技术实现。在坩埚中加入配置的镁合金原料，通SF6和CO2混合气体保护，升温至700℃使合金熔化，将具有TiO2涂层的碳纤维预热到400℃，放置在预热到200℃金属模具中，将熔化的合金液浇铸到金属模具中，在压力下成型，挤压压力为10MPa，保压时间60秒，得到TiO2涂层碳纤维增强镁基复合材料。
与现有技术相比，本发明解决了以往涂层碳纤维增强镁基复合材料中，强界面结合导致力学性能下降的问题，所制得的材料无针状界面相，界面干净，本发明所制备的复合材料结构致密，具有优秀的力学性能，在航空航天、国防、工业等领域有着广泛的应用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中使用的基体镁合金，其成分范围的重量百分比：1-10％Al，0-5％Si，0-1％Re，杂质≤0.1％，其余为Mg。
实施例1
使用碳纤维为吉林碳素厂生产，直径6-8μm，每束碳纤维有1000根单丝，模量为175GPa，抗拉强度1000MPa。碳纤维占复合材料的体积分数为30％，其余为镁合金。纤维表面TiO2涂层的厚度为1μm。
在坩埚中加入配置的镁合金原料，通SF6和CO2混合气体保护，升温至700℃使合金熔化，将具有TiO2涂层的碳纤维预热到400℃，放置在预热到200℃金属模具中，将熔化的合金液浇铸到金属模具中，在压力下成型，挤压压力为10MPa，保压时间60秒，得到TiO2涂层碳纤维增强镁基复合材料。
所制得TiO2涂层碳纤维复合材料，界面干净，无针状相生成，复合材料结构致密，铸态力学性能为：E＝68GPa，抗拉强度350MPa。
实施例2
使用碳纤维为大连兴科碳纤维有限公司生产，直径6-8μm，每束碳纤维有3000根单丝，模量为260GPa，抗拉强度3000MPa。碳纤维占复合材料的体积分数为55％，其余为镁合金。纤维表面TiO2涂层的厚度为0.2μm。
在坩埚中加入配置的镁合金原料，通SF6和CO2混合气体保护，升温至700℃使合金熔化；将具有TiO2涂层的碳纤维预热到400℃，放置在预热到200℃金属模具中；将熔化的合金液浇铸到金属模具中，在压力下成型，挤压压力为10MPa，保压时间60秒，得到Ti02涂层碳纤维增强镁基复合材料。
所制得TiO2涂层碳纤维复合材料，界面干净，无针状相生成，复合材料结构致密，铸态力学性能为：E＝134GPa，抗拉强度1400MPa。
实施例3
使用碳纤维同实施例1。碳纤维占复合材料的体积分数为70％，其余为镁合金。纤维表面TiO2涂层的厚度为0.5μm。
在坩埚中加入配置的镁合金原料，通SF6和CO2混合气体保护，升温至700℃使合金熔化；将具有TiO2涂层的碳纤维预热到400℃，放置在预热到200℃金属模具中；将熔化的合金液浇铸到金属模具中，在压力下成型，挤压压力为10MPa，保压时间60秒，得到TiO2涂层碳纤维增强镁基复合材料。
所制得TiO2涂层碳纤维复合材料，界面干净，无针状相生成，复合材料结构致密，铸态力学性能为：E＝110GPa，抗拉强度610MPa。
Claims (3)
1.一种二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料，其特征在于，由基体镁合金和具有TiO2涂层的碳纤维组成，其中，碳纤维的重量百分比为：碳纤维30-70％，碳纤维单丝直径为6μm-8μm，镁合金为余量；
所述基体镁合金，组分和重量百分比：1-10％Al，0-5％Si，0-1％Re，杂质≤0.1％，其余为Mg。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料，其特征是，所述具有TiO2涂层的碳纤维，其表面TiO2涂层由溶胶凝胶法制得。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料，其特征是，所述具有TiO2涂层的碳纤维，其TiO2涂层厚度小于1μm，该涂层在纤维表面连续、均匀、光滑分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100358232A CN101250677B (zh) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100358232A CN101250677B (zh) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101250677A CN101250677A (zh) | 2008-08-27 |
| CN101250677B true CN101250677B (zh) | 2011-06-22 |
Family
ID=39954275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100358232A Expired - Fee Related CN101250677B (zh) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101250677B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101705456B (zh) * | 2009-11-16 | 2011-03-30 | 重庆大学 | 一种具有优良阻尼特性的短碳纤维增强镁基复合材料的制备方法 |
| CN101921973B (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-27 | 南京信息工程大学 | 铁钴合金纤维增强镁合金复合材料及其制备方法 |
| CN104191628A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 荣成炭谷有限公司 | 一种复合材料云梯的制造方法 |
| CN106282855A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-04 | 广州凯耀资产管理有限公司 | 一种无机晶须增强镁基复合材料及其制备方法 |
| CN112553546B (zh) * | 2020-09-18 | 2022-02-08 | 河北工业大学 | 短切碳纤维增强非晶复合材料的制备方法及其装置 |
| CN112281087B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-04-01 | 南昌航空大学 | 一种高荷载高耐热编织纤维增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN114736028B (zh) * | 2022-02-07 | 2023-07-28 | 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 | 一种氧化镁陶瓷复合碳纤维及其制备方法 |
-
2008
- 2008-04-10 CN CN2008100358232A patent/CN101250677B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101250677A (zh) | 2008-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101250677B (zh) | 二氧化钛涂层碳纤维增强镁基复合材料 | |
| US10124402B2 (en) | Methods for manufacturing carbon fiber reinforced aluminum composites using stir casting process | |
| CN107119214A (zh) | 一种电力电缆用复合铝合金材料 | |
| JPS6041136B2 (ja) | シリコンカ−バイド繊維強化軽金属複合材料の製造方法 | |
| Rajak et al. | Critical overview of coatings technology for metal matrix composites | |
| CN102011121A (zh) | 大面积TiB-TiC增强钛基复合涂层及其制备方法 | |
| CN101906604A (zh) | 热喷涂用稀土铝合金丝材 | |
| CN102337423A (zh) | 一种陶瓷粉末增强锌铝合金基复合材料的制备方法 | |
| Aliasghari et al. | Influence of coating morphology on adhesive bonding of titanium pre-treated by plasma electrolytic oxidation | |
| CN103981467A (zh) | 一种碳/碳化硅复合纤维增强铝基泡沫材料的制备方法 | |
| CN103289534A (zh) | 手模保护涂层及其制备方法和应用 | |
| Sandhanshiv et al. | Carbon fibre reinforced composite material: review of properties and processing for various metal matrix materials | |
| Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composites reinforced with pre-oxidized β-Si3N4 whiskers | |
| CN107313130A (zh) | 高硅铝钙增强纤维及其制备方法与铝钙超塑合金基复合铝 | |
| CN106624426B (zh) | 一种耐磨损涂层用自反应药芯焊丝及其制备和应用 | |
| CN104385716B (zh) | 一种金属树脂复合材料及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Properties and research progress of cold-sprayed aluminum matrix composite coatings: a concise review | |
| Levitt et al. | Fabrication and properties of graphite fiber reinforced magnesium | |
| CN105886995A (zh) | 一种碳化硼/铝复合涂层的制备方法 | |
| Kumar et al. | A comprehensive review on fabrication techniques and corrosion behavior on metal matrix composites | |
| CN104120290A (zh) | 碳化硅增强型铝铜基复合材料的制备方法 | |
| CN105648247B (zh) | 一种钛合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN107201466A (zh) | 一种母线槽 | |
| CN107058811A (zh) | 一种石墨烯改性铝基复合材料及其制备方法 | |
| JPH0135061B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110622 Termination date: 20140410 |