CN113897562A - 网状碳纤维铝基复合材料的制备方法及铸轧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，包括准备网状碳纤维和铝基材，以十字平纹法将碳纤维束进行交错形成网状碳纤维；网状碳纤维除胶：使用超声清洗机对网状碳纤维进行化学镀镍，具体为除油、粗化、敏化、活化、沉积；采用铸轧设备进行近固态铸轧复合。本发明针对十字平纹网状碳纤维的特有分布方式，设计出包括表面活化、化学镀镍以及恒温加热三个步骤的碳纤维预处理工艺，为网状碳纤维增强铝基复合材料的制备提供了优良的前提条件；近固态铸轧复合过程中，处于凝固阶段的近固态覆盖层能够凭借适宜的自身流动性以及合理的外加压力，在保证碳纤维结构完整、分布稳定的情况下，对其实现充分渗浸，制备的十字平纹网状碳纤维增强铝基复合板材能够实现二维空间内的多角度强化。

Description

网状碳纤维铝基复合材料的制备方法及铸轧方法
技术领域
本发明涉及铝合金复合材料技术领域，尤其涉及一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法及铸轧方法。
背景技术
碳纤维增强铝基复合材料具有质量轻、强度高、塑性好等优点，在交通运输、国防军工等领域展现出广阔的应用前景。在常规铸造复合条件下，铝熔体对碳纤维的润湿能力极差，两者之间的渗浸过程往往只能在密闭空间内通过施加驱动力而进行，这使得该类复合材料的生产受到设备规模以及模具尺寸等制备条件的限制，无法大量、广泛的投入到实际生活中。
此外，碳纤维增强铝基复合材料的生产自动化程度不高，产能小，生产效率不高，碳纤维增强铝基复合材料的生产设备也亟需改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；
2)准备5083铝合金；
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，723-823K温度下灼烧45min；
步骤三，化学镀镍：
1)以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行20-60min的除油处理；除油完毕后，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；
2)以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；
3)将网状碳纤维置于303K含有15-20g/L SnCl2以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；
4)以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乳酸作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝3.5-4.5，343K条件下进行沉积；
步骤四，近固态铸轧复合：
1)采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在973-1123K温度下进行浸泡20-60s处理；
4)将网状碳纤维置于背板上，并立刻以熔体对其覆盖，覆盖层达到近固态状态后，以3-5mm作为轧辊间距，在4rad/min下完成复合材料的成型。
优选的，步骤一中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
优选的，步骤一中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
优选的，步骤三中，以20mL/L乙酸钠作为稳定剂。
优选的，步骤三中，使用超声清洗机对网状碳纤维进行化学镀镍：所述超声清洗机包括依次设置的超声除油槽、超声清洗槽一、超声粗化清洗槽、超声清洗槽二、超声敏化槽、超声清洗槽三、活化槽和超声清洗槽四；
1)在所述超声除油槽内进行除油处理；除油完毕后，在所述超声清洗槽一内进行两次超声清洗；
2)在所述超声粗化清洗槽内进行粗化处理，然后，在所述超声清洗槽二内进行两次超声清洗；
3)在所述超声敏化槽内进行超声振动处理，敏化过程结束后，在所述超声清洗槽三内进行两次超声清洗；
4)在所述活化槽内进行活化处理，在所述超声清洗槽四内进行两次超声清洗。
优选的，所述超声清洗机还包括：
清洗筒，用于承载待处理的网状碳纤维，所述清洗筒包括筒本体和设置在筒本体上方的挂环，所述筒本体上开设有镂空孔洞；
进料机构，设置在超声除油槽的一侧，用于上料承载网状碳纤维的清洗筒；所述进料机构包括传送带、主动带轮和被动带轮，电机通过带传动或链传动带动主动带轮轴转动；
传输架，架设在龙门式清洗槽的上方；
升降机构，可沿所述传输架在各个清洗槽上方往复移动，所述升降机构包括移动座和设置在移动座上方的龙门架，所述移动座可在传输架上往复移动，所述龙门架内侧设置有升降架，所述升降架上固定安装有安装块，所述升降钩设置在所述安装块上，且所述挂环与所述升降钩匹配；
转运车，设置在超声清洗槽的一侧，用于转运承载网状碳纤维的清洗筒；
其中，清洗槽呈直线分布，且各个清洗槽的尺寸相同，升降机构设置为三个。
本发明还提供一种应用铸轧设备制造网状碳纤维铝基复合材料的铸轧方法，用于上述网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，所述铸轧设备包括网状碳纤维开卷机、背板开卷机、网状碳纤维转向辊、背板转向辊以及双辊铸轧机，开卷机设置在左侧，网状碳纤维转向辊设置在网状碳纤维开卷机的右侧下方，背板转向辊设置在背板开卷机的右侧上方，所述网状碳纤维转向辊的右侧设置有浇注单元，浇注单元平行设置在网状碳纤维的上侧，用于浇注覆盖层熔体，所述浇注单元与双辊铸轧机中间设置有布流与导向组件，网状碳纤维和背板通过布流与导向组件的中间的矩形通道进入双辊铸轧机的铸轧辊缝，所述双辊铸轧机包括机壳和设置在机壳内的上下分布的两个铸轧辊，所述铸轧辊固定安装在铸轧辊轴上，所述铸轧辊轴两端通过外球面轴承可转动地安装在所述机壳的侧壁上，所述铸轧辊轴两端通过辊缝调节机构安装在所述机壳的侧壁上，所述布流与导向组件包括熔体入口、矩形通道和布流铸嘴；
其中，制造网状碳纤维铝基复合材料的铸轧方法具体包括如下步骤：
S1、预热布流与导向组件，使其内腔温度达到500～600℃，以便覆盖层材料熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；
S2、将准备完毕的背板装在背板开卷机上；
S3、将处理完毕的网状碳纤维装在网状碳纤维开卷机上；
S4、网状碳纤维经网状碳纤维开卷机开卷后输送至网状碳纤维转向辊，经网状碳纤维转向辊转向为水平方向延伸的网状碳纤维；背板经背板开卷机开卷后输送至背板转向辊，经背板转向辊转向为水平方向延伸的背板，同时启动双辊铸轧机，通过辊缝调节机构调节两个铸轧辊的辊缝，并立刻启动浇注单元，向浇注单元中注入覆盖层材料熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件，经布流铸嘴出口开始布流，使熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，最终利用两个铸轧辊完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型。
优选的，双辊铸轧机的右侧依次设置有复合材料导向辊、复合材料涨紧辊和卷取机，网状碳纤维增强铝基复合材料经复合材料导向辊和复合材料涨紧辊，由卷取机卷曲成卷，卸下后入库。
优选的，所述龙门架包括底座和固定安装在底座两端的立架，两个所述立架的中部固定安装有安装横梁，两个所述立架的顶部固定安装有加强横梁；所述升降架包括两个立板和连接两个立板的横板，所述横板位于两个立板的底端，所述立板的外侧端安装有滚轮，所述立架的内侧开设有与所述滚轮相匹配的滚轮槽；所述龙门架的内侧还设置有升降驱动机构，所述升降驱动机构包括升降油缸、升降轴、升降链轮和升降链条，所述升降油缸安装在所述底座上，所述升降轴固定安装在所述升降油缸的液压杆端，所述升降链轮通过轴承安装在所述升降轴的两端，所述升降链条一端固定安装在所述安装横梁上，另一端固定安装在所述横板上，所述升降链条围绕所述升降链轮且与所述升降链轮匹配。
优选的，所述立板向后侧一体成型地延伸有安装板，所述滚轮安装在所述安装板上，所述升降链条为两个，所述安装横梁开设有两个螺纹孔一，所述横板向后侧一体成型地延伸有链条安装板，所述链条安装板上开设有两个螺纹孔二，所述升降链条的两端均连接有安装螺栓，且所述安装螺栓与所述螺纹孔一、螺纹孔二匹配，所述底座向后侧一体成型地延伸有安装座，所述升降油缸安装在所述安装座上，使得升降架整体上突出于所述龙门架。
优选的，所述升降架上还设置有安装滑道，所述安装滑道两端固定安装在两个所述立板上，所述安装滑道上还开设有若干螺纹盲孔；所述安装块上开设有与安装滑道相匹配的滑动通槽，所述安装块上对应滑动通槽的位置处还设置有若干螺纹孔三，所述螺纹盲孔和螺纹孔三之间通过紧固件连接；所述安装块前端还安装有升降钩安装臂，所述升降钩固定安装在所述升降钩安装臂的前端。
优选的，所述辊缝调节机构包括调节耳、调节螺栓和滑动座，所述机壳的侧壁上开设有供铸轧辊轴滑动的活动条孔；所述铸轧辊轴通过轴承座安装在所述滑动座上，所述调节耳固定安装在所述机壳的侧壁上，所述滑动座的上端一体成型地延伸有垂直折弯部，所述调节螺栓依次贯穿所述垂直折弯部和调节耳；所述机壳的侧壁上开设有条孔一，所述滑动座上开设有条孔二，第一螺栓通过条孔一和条孔二，从而将机壳和滑动座固定在一起。
优选的，所述滑动座上开设有第一安装孔，轴承座上开设有第二安装孔，通过第二螺栓将轴承座固定安装在滑动座上，所述外球面轴承安装在所述轴承座的内部通孔内，所述铸轧辊轴安装在所述外球面轴承内。
优选的，所述垂直折弯部上开设有光孔，所述调节耳上开设有与光孔相匹配的螺纹通孔，所述调节螺栓依次贯穿所述螺纹孔和螺纹通孔。
优选的，所述铸轧辊轴的一端通过键连接有动力轮，所述机壳的侧壁上还设置有主动轮，所述主动轮与动力轮通过链条或皮带传动连接，所述链条或皮带内侧还设置有弹簧涨紧轮。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明针对十字平纹网状碳纤维的特有分布方式，设计出包括表面活化、化学镀镍以及恒温加热三个步骤的碳纤维预处理工艺，为网状碳纤维增强铝基复合材料的制备提供了优良的前提条件，网状碳纤维的化学镀镍过程的镀液具有极佳的稳定性和深镀能力，在铸轧过程中可以起到足够的保护作用；采用本发明化学镀镍方法获得的镀镍层在空气中加热时，会发生Ni元素的结晶、Ni-P的化合以及Ni-O2的氧化三种主要反应，结合本发明预热工艺，能够均衡各反应的发生，获得最佳预热效果。
本发明近固态铸轧复合过程中，处于凝固阶段的近固态覆盖层能够凭借适宜的自身流动性以及合理的外加压力，在保证碳纤维结构完整、分布稳定的情况下，对其实现充分渗浸。该渗浸过程中，近固态组织中的液态部分为渗浸碳纤维内部的主要填充材料，而固态部分则起到保证渗浸效果的作用，以此方法制备的十字平纹网状碳纤维增强铝基复合板材能够实现二维空间内的多角度强化；在近固态铸轧复合过程中采用的浸泡预处理、后期保温处理均能够有效促进镀层的扩散，对复合界面的组织结构起到有效调控。
本发明超声清洗机中的升降机构，升降油缸伸长，带动升降轴和升降链轮一起上升，在升降链条和升降链轮的配合作用下，升降链条提升升降架和清洗筒；清洗筒提升到位后，升降油缸停止工作，升降机构整体向清洗槽的方向移动；清洗筒位于清洗槽正上方后，启动升降油缸缩短，带动升降轴和升降链轮一起下降，升降架以及清洗筒在重力作用下下降，直至清洗筒完全进入清洗槽后，升降油缸停止工作。本发明超声清洗机机械化程度高，有利于提高产能，且清洗筒下降时能够借助重力作用，极大降低了能源消耗。
本发明双辊铸轧机通过设置辊缝调节机构，调节辊缝时，将第一螺栓稍微拧松，转动调节螺栓使滑动座移动，从而带动轴承座移动，轴承座进而带动铸轧辊轴移动，距离调节完毕，将第一螺栓拧紧，将机壳的侧壁和滑动座固定在一起，可方便、快速地调节两个铸轧辊之间的间隙，以便于适应利用不同轧辊间距铸轧网状碳纤维增强铝基复合材料。
本发明铸轧辊轴的一端连接有动力轮，机壳的侧壁上还设置有主动轮，主动轮与动力轮通过链条或皮带传动连接，链条或皮带内侧还设置有弹簧涨紧轮，通过设置弹簧涨紧轮，使得链条或皮带始终处于涨紧状态，避免调节完两个铸轧辊之间的间隙后，链条或皮带松弛，影响传递效率与传递精确性。
本发明以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，十字平纹网状状碳纤维能够增强各个方向受力环境下的强度，适用于板状、罐状等形状材料的强化。
针对网状碳纤维，本发明高温灼烧方法可以保证其内部不同区域的纤维达到相近的除胶效果，不会存在有机溶剂在除胶过程中的渗浸与扩散问题，而且还具有短时、高效、彻底，以及增大纤维表面积，提高表面羟基、羧基等活性官能团含量的优点，有效地避免碳纤维在出厂时带的胶层在高温环境下会发生快速分解并产生有气体产生，导致纤维与镀层分离。
敏化过程中，SnCl2在水解后容易发生明显的氧化现象，加入40mL/L的盐酸可以有效延缓氧化发生，提高溶液稳定性；表面具有Sn2(OH)3Cl吸附层的碳纤维能够与活化液中的Pd2+发生化学反应生成金属钯沉积于纤维表面，有效地解决了碳纤维表面无法提供化学镀镍反应所必需的催化剂，沉积过程不能够自发进行的问题。
酸性环境中化学沉积速度缓慢，反应产物在超声作用下容易实现均匀分布，镀液的稳定性好，镀层能够保持均匀、稳定的析出长大，有效地解决了碳纤维表面极易发生颗粒相的沉积、吸附现象，导致镀层的致密度低于酸性环境，并呈现出粗糙的形貌特征的问题；采用乙酸钠或乳酸作为稳定剂，沉积反应能够长时间平稳进行，反应产物的生成与扩散达到良好的平衡，镀液保持澄清透明的时间长，且生成的镀层组织致密、结构牢固，在超声清洗过程中不会产生脱落现象，镀层与碳纤维之间牢固结合，能够在后续的复合过程中为碳纤维提供有效的支撑、保护作用；镀液在分散剂的作用下，能够沿着纤维束缝隙进入碳纤维网，继而从经、纬纤维束的重叠处向纤维束内部进行渗浸，通过双向渗浸方式提高纤维的金属化范围，提高了深镀效果。
本发明采用空气中预热+铝液中浸泡的两步预热方式，在空气中对碳纤维进行预热处理，一方面能够提高碳纤维表面镀层的温度，另一方面还可以提高无镀层裸露碳纤维的温度，碳纤维表面镀层温度的升高，有利于减少Al-Ni反应的孕育期，加快反应进程，提高后续铝液浸泡过程中镀层区域的自发渗浸程度，而无镀层裸露碳纤维温度的升高则可以有效增加碳纤维的表面活性，降低表面张力；铝液浸泡处理过程能够使碳纤维在铸轧前完成部分区域的自发渗浸，减少铸轧过程中的渗浸面积，同时使覆盖层与增强相之间的温度及早达到平衡，提高两者之间的可接触性，降低了复合过程中的渗浸难度。
本发明当轧制过程在覆盖层达到近固态(925-935K)的情况下进行，覆盖层能够像熔融态一样对碳纤维起到良好的保护作用，在保证填充效果的同时，不会由于轧制压力的施加而破坏碳纤维以及碳纤维表面镀层的完整性，也不会破坏镀层与碳纤维之间的结合；3-5mm作为轧辊间距与4rad/min下完成复合相配合，复合板材表面光滑、平整、无裂纹，同时避免由于复合板材中碳纤维上层由原始近固态覆盖层构成的基体部分，其温度要明显高于由原始背板构成的碳纤维下层基体部分，材料内部传热时间较短，温度场来不及达到均匀导致上层高温部分硬度较低，在轧制过程中变形量较大，使得材料出现弯曲的问题。
附图说明
图1为本发明网状碳纤维铝基复合材料的制备流程图；
图2为本发明网状碳纤维结构示意图；
图3为本发明网状碳纤维视角一侧视图；
图4为本发明网状碳纤维视角二侧视图；
图5为本发明超声清洗机结构示意图；
图6为本发明升降机构结构图；
图7为本发明升降机构爆炸视图；
图8为本发明升降架与安装块连接结构图；
图9为本发明升降架与安装块连接结构爆炸视图；
图10为本发明龙门架结构图；
图11为本发明升降架结构图；
图12为本发明铸轧设备整体结构示意图；
图13为本发明辊缝调节机构结构图一；
图14为本发明辊缝调节机构结构图二；
图15为本发明辊缝调节机构爆炸视图；
图16为本发明双辊铸轧机机壳侧壁结构示意图；
图17为本发明铸轧辊轴传动示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图1，本发明涉及一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维31的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根，参见图2-4；本发明十字平纹网状状碳纤维能够增强各个方向受力环境下的强度，适用于板状、罐状等形状材料的强化。
其中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
2)准备5083铝合金，其中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，723-823K温度下灼烧45min。针对网状碳纤维，本发明高温灼烧方法可以保证其内部不同区域的纤维达到相近的除胶效果，不会存在有机溶剂在除胶过程中的渗浸与扩散问题，而且还具有短时、高效、彻底，以及增大纤维表面积，提高表面羟基、羧基等活性官能团含量的优点，有效地避免碳纤维在出厂时带的胶层在高温环境下会发生快速分解并产生有气体产生，导致纤维与镀层分离。
步骤三，如图5所示，使用超声清洗机1对网状碳纤维进行化学镀镍，所述超声清洗机1包括依次设置的超声除油槽101、超声清洗槽一102、超声粗化清洗槽103、超声清洗槽二(未示出)、超声敏化槽(未示出)、超声清洗槽三(未示出)、活化槽和超声清洗槽四108，各个清洗槽内均设置有对清洗槽进行超声振动的超声波振动器(未示出)和通过管道连接清洗槽内的循环过滤器(未示出)：
1)在所述超声除油槽101内，以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行20-60min的除油处理；除油完毕后，在超声清洗槽一102内，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
2)在所述超声粗化清洗槽103内，以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，在所述超声清洗槽二内，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
3)在所述超声敏化槽内，将网状碳纤维置于303K含有15-20g/L SnCl2以及40mL/LHCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，在所述超声清洗槽三内，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；SnCl2在水解后容易发生明显的氧化现象，加入40mL/L的盐酸可以有效延缓氧化发生，提高溶液稳定性；表面具有Sn2(OH)3Cl吸附层的碳纤维能够与活化液中的Pd2+发生化学反应生成金属钯沉积于纤维表面，有效地解决了碳纤维表面无法提供化学镀镍反应所必需的催化剂，沉积过程不能够自发进行的问题。
4)在所述活化槽内，以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，在所述超声清洗槽四108内，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乳酸或20mL/L乙酸钠作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝3.5-4.5，343K条件下进行沉积；
酸性环境中化学沉积速度缓慢，反应产物在超声作用下容易实现均匀分布，镀液的稳定性好。因此，镀层能够保持均匀、稳定的析出长大，有效地解决了碳纤维表面极易发生颗粒相的沉积、吸附现象，导致镀层的致密度低于酸性环境，并呈现出粗糙的形貌特征的问题。采用乙酸钠和乳酸作为稳定剂，沉积反应能够长时间平稳进行，反应产物的生成与扩散达到良好的平衡，镀液保持澄清透明的时间长，且生成的镀层组织致密、结构牢固，在超声清洗过程中不会产生脱落现象，镀层与碳纤维之间牢固结合，能够在后续的复合过程中为碳纤维提供有效的支撑、保护作用。镀液在分散剂的作用下，能够沿着纤维束缝隙进入碳纤维网，继而从经、纬纤维束的重叠处向纤维束内部进行渗浸，通过双向渗浸方式提高纤维的金属化范围，提高了深镀效果。
步骤四，如图12所示，采用铸轧设备2进行近固态铸轧复合，所述铸轧设备2包括网状碳纤维开卷机3、背板开卷机4、网状碳纤维转向辊5、背板转向辊6以及双辊铸轧机7，开卷机设置在左侧，网状碳纤维转向辊5设置在网状碳纤维开卷机3的右侧下方，背板转向辊6设置在背板开卷机4的右侧上方，所述网状碳纤维转向辊5的右侧设置有浇注单元8，浇注单元8平行设置在网状碳纤维31的上侧，用于浇注覆盖层熔体，所述浇注单元8与双辊铸轧机7中间设置有布流与导向组件9，网状碳纤维31和背板41通过布流与导向组件9的中间的矩形通道进入双辊铸轧机7的铸轧辊缝，所述双辊铸轧机7包括机壳70和设置在机壳70内的上下分布的两个铸轧辊71，所述机壳70外侧设置有辊缝调节机构74，所述布流与导向组件9包括熔体入口、矩形通道、和布流铸嘴：
1)预热布流与导向组件9，使其内腔温度达到500～600℃，以便熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；准备浇注单元8，采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板31，将预热完毕的背板装在背板开卷机4上；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在973-1123K温度下进行浸泡20-60s处理，然后装在网状碳纤维开卷机3上；本发明采用空气中预热+铝液中浸泡的两步预热方式，在空气中对碳纤维进行预热处理，一方面能够提高碳纤维表面镀层的温度，另一方面还可以提高无镀层裸露碳纤维的温度，碳纤维表面镀层温度的升高，有利于减少Al-Ni反应的孕育期，加快反应进程，提高后续铝液浸泡过程中镀层区域的自发渗浸程度，而无镀层裸露碳纤维温度的升高则可以有效增加碳纤维的表面活性，降低表面张力；铝液浸泡处理过程能够使碳纤维在铸轧前完成部分区域的自发渗浸，减少铸轧过程中的渗浸面积，同时使覆盖层与增强相之间的温度及早达到平衡，提高两者之间的可接触性，降低了复合过程中的渗浸难度。
4)网状碳纤维31经网状碳纤维开卷机3开卷后输送至网状碳纤维转向辊5，经网状碳纤维转向辊5转向为水平方向延伸的网状碳纤维31；背板41经背板开卷机4开卷后输送至背板转向辊6，经背板转向辊6转向为水平方向延伸的背板41，同时启动双辊铸轧机7，通过辊缝调节机构74调节两个铸轧辊71的辊缝，以3-5mm作为轧辊间距，并立刻启动浇注单元8，向浇注单元8中注入覆盖层熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件9，经布流铸嘴出口开始布流，以熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，在4rad/min下完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型过程。本发明当轧制过程在覆盖层达到近固态(925-935K)的情况下进行，覆盖层能够像熔融态一样对碳纤维起到良好的保护作用，在保证填充效果的同时，不会由于轧制压力的施加而破坏碳纤维以及碳纤维表面镀层的完整性，也不会破坏镀层与碳纤维之间的结合。3-5mm作为轧辊间距与4rad/min下完成复合相配合，复合板材表面光滑、平整、无裂纹，同时避免由于复合板材中碳纤维上层由原始近固态覆盖层构成的基体部分，其温度要明显高于由原始背板构成的碳纤维下层基体部分，材料内部传热时间较短，温度场来不及达到均匀导致上层高温部分硬度较低，在轧制过程中变形量较大，使得材料出现弯曲的问题。
进一步的，如图12所示，双辊铸轧机7的右侧依次设置有复合材料导向辊21、复合材料涨紧辊22和卷取机23，网状碳纤维增强铝基复合材料经复合材料导向辊21和复合材料涨紧辊22，由卷取机23卷曲成卷，卸下后入库。
进一步的，如图5所示，所述超声清洗机1还包括进料机构11，设置在超声除油槽101的一侧，用于上料承载清洗工件的清洗筒12；传输架13，架设在龙门式清洗槽10的上方，且设置有可沿该传输架13在各个清洗槽上方往复移动的升降机构14，所述升降机构14上设置用于挂住清洗筒12的升降钩15，转运车16，设置在超声清洗槽108的一侧，用于转运承载清洗工件的清洗筒12。其中清洗槽呈直线分布，且各个清洗槽的尺寸相同，使整机设备结构简洁、且节约设备空间，形成具有设备外型美观、漂亮、运行稳定，工作效率极高，安全性能有充分保证的清洗机特点。其中，升降机构14可设置为三个以更好的配合八个清洗槽，由此，整个清洗工艺由三个独立的升降机构14自动完成，将工件经过八个清洗槽依序进行有效地除油、粗化、敏化、活化和清洗，使之达到化学镀镍要求。
进一步的，所述进料机构11为传送带传动机构，包括传送带110、主动带轮111和被动带轮112。电机通过带传动或链传动带动主动带轮111轴转动，从而驱动主动带轮111传动，实现将装有网状碳纤维的清洗筒12传送到升降机构14下方。
进一步的，所述清洗筒12包括筒本体120和设置在筒本体120上方的挂环122，所述挂环122与所述升降钩15匹配；所述筒本体120上开设有镂空孔洞121，以便于清洗筒12内的网状碳纤维处于溶液中。
进一步地，如图5-11所示，所述升降机构14包括移动座141和设置在移动座141上方的龙门架142，所述移动座141可在传输架13上往复移动，具体的，移动座141上设置有与传输架13匹配的车轮1411，或本领域技术人员无需付出创造性劳动能够想到的其他方式。所述龙门架142内侧设置有升降架143，所述升降架143上固定安装有安装块146，所述升降钩15设置在所述安装块144上。
进一步的，所述龙门架142包括底座1421和固定安装在底座1421两端的立架1422，两个所述立架1422的中部固定安装有安装横梁1423，两个所述立架1422的顶部固定安装有加强横梁1424；所述升降架143包括两个立板1431和连接两个立板1431的横板1432，所述横板1432位于两个立板1431的底端，所述立板1431的外侧端安装有滚轮1433，所述立架1422的内侧开设有与所述滚轮1433相匹配的滚轮槽1425。
具体的，所述立板1431向后侧一体成型地延伸有安装板1434，所述滚轮1433安装在所述安装板1434上，使得升降架143整体上突出于所述龙门架142。
进一步的，所述龙门架142的内侧还设置有升降驱动机构144，所述升降驱动机构144包括升降油缸1441、升降轴1442、升降链轮1443和升降链条1444，所述升降油缸1441安装在所述底座1421上，所述升降轴1442固定安装在所述升降油缸1441的液压杆端，所述升降链轮1443通过轴承安装在所述升降轴1442的两端，所述升降链条1444一端固定安装在所述安装横梁1423上，另一端固定安装在所述横板1432上，所述升降链条1444围绕所述升降链轮1443且与所述升降链轮1443匹配。
进一步的，所述升降链条1444为两个，所述安装横梁1423开设有两个螺纹孔一1426，所述横板1432向后侧一体成型地延伸有链条安装板1435，所述链条安装板1435上开设有两个螺纹孔二1436，所述升降链条1444的两端均连接有安装螺栓1445，且所述安装螺栓1445与所述螺纹孔一1426、螺纹孔二1436匹配。
进一步的，所述底座1421向后侧一体成型地延伸有安装座1427，所述升降油缸1441安装在所述安装座1427上。
进一步的，所述升降架143上还设置有安装滑道1437，所述安装滑道1437两端固定安装在两个所述立板1431上，所述安装滑道1437上还开设有若干螺纹盲孔1438；所述安装块146上开设有与安装滑道1437相匹配的滑动通槽1461，所述安装块146上对应滑动通槽1461的位置处还设置有若干螺纹孔三1462，所述螺纹盲孔1438和螺纹孔三1462之间通过紧固件1463连接；所述安装块146前端还安装有升降钩安装臂1464，所述升降钩15固定安装在所述升降钩安装臂1464的前端。
升降机构14的工作原理为：
进料机构11将装有网状碳纤维的清洗筒12传送到升降机构14下方后，升降钩15和装有待处理的网状碳纤维的清洗筒12上的挂环122，启动升降油缸1441伸长，带动升降轴1442和转动安装在升降轴1442上的升降链轮1443一起上升，由于所述升降链条1444一端固定安装在所述安装横梁1423上，另一端固定安装在所述横板1432上，在升降链条1444和升降链轮1443的配合作用下，升降链条1444提升升降架143，进而提升清洗筒12；待清洗筒12底端高于清洗槽10上端面后，升降油缸1441停止工作，在移动座141的作用下，升降机构14整体向清洗槽10的方向移动。待清洗筒12位于清洗槽10正上方后，启动升降油缸1441缩短，相应地，带动升降轴1442和升降链轮1443一起下降，在升降链条1444和升降链轮1443的配合作用下，升降架143以及清洗筒12在重力作用下下降，直至清洗筒12完全进入清洗槽10后，升降油缸1441停止工作，使得装在清洗筒12内的网状碳纤维在清洗槽10被处理。当清洗筒12需要从一个清洗槽10进入另一个清洗槽10时，重复上述过程。本发明升降机构14机械化程度高，有利于提高产能，且清洗筒12下降时能够借助重力作用，极大降低了能源消耗。
进一步的，如图12-17所示，所述铸轧辊71固定安装在铸轧辊轴72上，所述铸轧辊轴72两端通过外球面轴承73可转动地安装在所述机壳70的侧壁上，所述铸轧辊轴72两端通过辊缝调节机构74安装在所述机壳70的侧壁上。
进一步的，所述辊缝调节机构74包括调节耳741、调节螺栓742和滑动座743，所述机壳70的侧壁上开设有供铸轧辊轴72滑动的活动条孔701；所述铸轧辊轴72通过轴承座744安装在所述滑动座743上，通过调节螺栓742带动滑动座743在机壳70的侧壁上滑动，从而带动铸轧辊轴72移动，以调节两个铸轧辊71之间的缝隙。
进一步的，所述调节耳741固定安装在所述机壳70的侧壁上，所述滑动座743的上端一体成型地延伸有垂直折弯部7431，所述调节螺栓742依次贯穿所述垂直折弯部7431和调节耳741；所述机壳70的侧壁上开设有条孔一702，所述滑动座743上开设有条孔二7432，第一螺栓745通过条孔一702和条孔二7432，从而将机壳70和滑动座743固定在一起。当需要调节铸轧辊轴72之间的距离时，将第一螺栓745稍微拧松，转动调节螺栓742使滑动座743移动，从而带动铸轧辊轴72移动，距离调节完毕，将第一螺栓745拧紧，将机壳70的侧壁和滑动座743固定在一起。
进一步的，所述滑动座743上开设有第一安装孔7433，轴承座744上开设有第二安装孔7441，通过第二螺栓746将轴承座744固定安装在滑动座743上，所述外球面轴承73安装在所述轴承座744的内部通孔7442内，所述铸轧辊轴72安装在所述外球面轴承73内。
进一步的，所述垂直折弯部7431上开设有光孔7434，所述调节耳741上开设有与光孔7434相匹配的螺纹通孔7411，所述调节螺栓742依次贯穿所述螺纹孔7434和螺纹通孔7411。调节辊缝时，将第一螺栓745稍微拧松，转动调节螺栓742使滑动座743移动，从而带动轴承座744移动，轴承座744进而带动铸轧辊轴72移动，距离调节完毕，将第一螺栓745拧紧，将机壳70的侧壁和滑动座743固定在一起，可方便、快速地调节两个铸轧辊71之间的间隙，以便于适应利用不同轧辊间距铸轧网状碳纤维增强铝基复合材料。
进一步的，所述铸轧辊轴72的一端通过键连接有动力轮75，所述机壳70的侧壁上还设置有主动轮76，所述主动轮76与动力轮75通过链条或皮带传动连接，所述链条或皮带内侧还设置有弹簧涨紧轮77。通过设置弹簧涨紧轮77，使得链条或皮带始终处于涨紧状态，避免调节完两个铸轧辊71之间的间隙后，链条或皮带松弛，影响传递效率与传递精确性。
双辊铸轧机7还包括冷却系统、压下装置、过载保护装置、轧制力监测装置与侧封装置等，本领域技术人员可根据实际工况设置上述装置，本发明的贡献点不在于此，此处不再赘述。
下面结合具体实施例对本发明设备使用方式具体说明：
实施例1：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维31的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；
其中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
2)准备5083铝合金，其中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，723K温度下灼烧45min；
步骤三，化学镀镍：
1)以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行20min的除油处理；除油完毕后，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
2)以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
3)将网状碳纤维置于303K含有15g/L SnCl2以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；
4)以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乳酸作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝3.5，343K条件下进行沉积；
步骤四，近固态铸轧复合
1)预热布流与导向组件9，使其内腔温度达到500～600℃，以便熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；准备浇注单元8，采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板31，将预热完毕的背板装在背板开卷机4上；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在973K温度下进行浸泡60s处理，然后装在网状碳纤维开卷机3上；
4)网状碳纤维31经网状碳纤维开卷机3开卷后输送至网状碳纤维转向辊5，背板41经背板开卷机4开卷后输送至背板转向辊6，同时启动双辊铸轧机7，以3mm作为轧辊间距，并立刻启动浇注单元8，向浇注单元8中注入覆盖层熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件9，经布流铸嘴出口开始布流，以熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，在4rad/min下完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型过程。
实施例2：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维31的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；
其中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
2)准备5083铝合金，其中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，773K温度下灼烧45min；
步骤三，化学镀镍：
1)以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行40min的除油处理；除油完毕后，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
2)以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
3)将网状碳纤维置于303K含有18g/L SnCl2以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；
4)以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乙酸钠作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝4，343K条件下进行沉积；
步骤四，近固态铸轧复合
1)预热布流与导向组件9，使其内腔温度达到500～600℃，以便熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；准备浇注单元8，采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板31，将预热完毕的背板装在背板开卷机4上；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在1073K温度下进行浸泡40s处理，然后装在网状碳纤维开卷机3上；
4)网状碳纤维31经网状碳纤维开卷机3开卷后输送至网状碳纤维转向辊5，背板41经背板开卷机4开卷后输送至背板转向辊6，同时启动双辊铸轧机7，以4mm作为轧辊间距，并立刻启动浇注单元8，向浇注单元8中注入覆盖层熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件9，经布流铸嘴出口开始布流，以熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，在4rad/min下完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型过程。
实施例3：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维31的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；
其中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
2)准备5083铝合金，其中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，823K温度下灼烧45min；
步骤三，化学镀镍：
1)以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行60min的除油处理；除油完毕后，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
2)以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗。
3)将网状碳纤维置于303K含有20g/L SnCl2以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；
4)以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乳酸作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝4.5，343K条件下进行沉积；
步骤四，近固态铸轧复合
1)预热布流与导向组件9，使其内腔温度达到500～600℃，以便熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；准备浇注单元8，采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板31，将预热完毕的背板装在背板开卷机4上；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在1173K温度下进行浸泡20s处理，然后装在网状碳纤维开卷机3上；
4)网状碳纤维31经网状碳纤维开卷机3开卷后输送至网状碳纤维转向辊5，背板41经背板开卷机4开卷后输送至背板转向辊6，同时启动双辊铸轧机7，以5mm作为轧辊间距，并立刻启动浇注单元8，向浇注单元8中注入覆盖层熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件9，经布流铸嘴出口开始布流，以熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，在4rad/min下完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型过程。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：
1)准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；
2)准备5083铝合金；
步骤二，网状碳纤维除胶：
在大气环境下，723-823K温度下灼烧45min；
步骤三，化学镀镍：
1)以含有60g/L NaOH、20g/L Na2CO3以及40g/L Na3PO4的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行20-60min的除油处理；除油完毕后，采用稀H2SO4溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；
2)以含有50g/L H2SO4、200g/L(NH4)2S2O8的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；
3)将网状碳纤维置于303K含有15-20g/L SnCl2以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn2(OH)3Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；
4)以含有0.5g/L PdCl2、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH2PO2·H2O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；
5)以20g/L NiSO4·6H2O作为主盐、20g/L NaH2PO2·H2O作为还原剂、20mL/L乳酸作为稳定剂、1g/L十二烷基苯磺酸钠作为分散剂的镀液，在pH＝3.5-4.5，343K条件下进行沉积；
步骤四，近固态铸轧复合：
1)采用高频感应炉对工业纯铝进行熔炼，待完全熔化后按设计成分加入合金元素，并以石墨棒搅拌均匀，作为复合过程中的覆盖层材料；
2)将基体材料切割成2mm厚的薄片，进行表面清洗、打磨处理后，置于热处理炉中，在723K温度下进行30min预热，作为复合过程中的背板；
3)表面镀镍的网状碳纤维在空气中，673K温度下进行预热后，放入铝液中，在973-1123K温度下进行浸泡20-60s处理；
4)将网状碳纤维置于背板上，并立刻以熔体对其覆盖，覆盖层达到近固态状态后，以3-5mm作为轧辊间距，在4rad/min下完成复合材料的成型。
2.如权利要求1所述的网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述碳纤维物理性能为：
纤维直径：7-8μm；
含碳量：93-95％；
线密度：198±3mg/m；
体积密度：1.76-1.79g/cm3；
拉伸强度：3.53GPa；
拉伸模量：220GPa；
断裂应变：1.5％。
3.如权利要求2所述的网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述铝合金化学成分为：Si：0.38、Fe：0.29、Cu：0.33、Mn：0.51、Mg：4.42、Cr：0.008、Zn：0.01、Ti：0.02、Al：余量。
4.如权利要求1所述的网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，以20mL/L乙酸钠作为稳定剂。
5.如权利要求1所述的网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，使用超声清洗机对网状碳纤维进行化学镀镍：所述超声清洗机包括依次设置的超声除油槽、超声清洗槽一、超声粗化清洗槽、超声清洗槽二、超声敏化槽、超声清洗槽三、活化槽和超声清洗槽四；
1)在所述超声除油槽内进行除油处理；除油完毕后，在所述超声清洗槽一内进行两次超声清洗；
2)在所述超声粗化清洗槽内进行粗化处理，然后，在所述超声清洗槽二内进行两次超声清洗；
3)在所述超声敏化槽内进行超声振动处理，敏化过程结束后，在所述超声清洗槽三内进行两次超声清洗；
4)在所述活化槽内进行活化处理，在所述超声清洗槽四内进行两次超声清洗。
6.如权利要求5所述的网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述超声清洗机还包括：
清洗筒，用于承载待处理的网状碳纤维，所述清洗筒包括筒本体和设置在筒本体上方的挂环，所述筒本体上开设有镂空孔洞；
进料机构，设置在超声除油槽的一侧，用于上料承载网状碳纤维的清洗筒；所述进料机构包括传送带、主动带轮和被动带轮，电机通过带传动或链传动带动主动带轮轴转动；
传输架，架设在龙门式清洗槽的上方；
升降机构，可沿所述传输架在各个清洗槽上方往复移动，所述升降机构包括移动座和设置在移动座上方的龙门架，所述移动座可在传输架上往复移动，所述龙门架内侧设置有升降架，所述升降架上固定安装有安装块，所述升降钩设置在所述安装块上，且所述挂环与所述升降钩匹配；
转运车，设置在超声清洗槽的一侧，用于转运承载网状碳纤维的清洗筒；
其中，清洗槽呈直线分布，且各个清洗槽的尺寸相同，升降机构设置为三个。
7.一种应用铸轧设备制造网状碳纤维铝基复合材料的铸轧方法，用于权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，
其特征在于，所述铸轧设备包括网状碳纤维开卷机、背板开卷机、网状碳纤维转向辊、背板转向辊以及双辊铸轧机，开卷机设置在左侧，网状碳纤维转向辊设置在网状碳纤维开卷机的右侧下方，背板转向辊设置在背板开卷机的右侧上方，所述网状碳纤维转向辊的右侧设置有浇注单元，浇注单元平行设置在网状碳纤维的上侧，用于浇注覆盖层熔体，所述浇注单元与双辊铸轧机中间设置有布流与导向组件，网状碳纤维和背板通过布流与导向组件的中间的矩形通道进入双辊铸轧机的铸轧辊缝，所述双辊铸轧机包括机壳和设置在机壳内的上下分布的两个铸轧辊，所述铸轧辊固定安装在铸轧辊轴上，所述铸轧辊轴两端通过外球面轴承可转动地安装在所述机壳的侧壁上，所述铸轧辊轴两端通过辊缝调节机构安装在所述机壳的侧壁上，所述布流与导向组件包括熔体入口、矩形通道和布流铸嘴；
其中，制造网状碳纤维铝基复合材料的铸轧方法具体包括如下步骤：
S1、预热布流与导向组件，使其内腔温度达到500～600℃，以便覆盖层材料熔体从布流铸嘴出来后能够迅速达到近固态；
S2、将准备完毕的背板装在背板开卷机上；
S3、将处理完毕的网状碳纤维装在网状碳纤维开卷机上；
S4、网状碳纤维经网状碳纤维开卷机开卷后输送至网状碳纤维转向辊，经网状碳纤维转向辊转向为水平方向延伸的网状碳纤维；背板经背板开卷机开卷后输送至背板转向辊，经背板转向辊转向为水平方向延伸的背板，同时启动双辊铸轧机，通过辊缝调节机构调节两个铸轧辊的辊缝，并立刻启动浇注单元，向浇注单元中注入覆盖层材料熔体，使覆盖层熔体进入布流与导向组件，经布流铸嘴出口开始布流，使熔体对网状碳纤维进行完全覆盖，覆盖层到达辊缝位置处达到近固态状态，最终利用两个铸轧辊完成网状碳纤维增强铝基复合材料的成型。
8.如权利要求7所述的应用铸轧设备制造网状碳纤维铝基复合材料的铸轧方法，其特征在于：双辊铸轧机的右侧依次设置有复合材料导向辊、复合材料涨紧辊和卷取机，网状碳纤维增强铝基复合材料经复合材料导向辊和复合材料涨紧辊，由卷取机卷曲成卷，卸下后入库。
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