本發明涉及復合材料領域，具體是一種NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料及其制備方法。

背景技術：

鋁基復合材料由于具有輕質高強、高剛度、低熱膨脹系數等優點，在航空、航天、武器裝備等領域具有廣闊的應用前景。傳統的鋁基復合材料是將增強顆粒外加到鋁基體中，由于在鋁基體中外加顆粒存在著增強顆粒與基體浸潤性差，界面反應難以控制，增強顆粒分布不均勻等缺陷，影響了鋁基復合材料的性能。同時采用外加顆粒的制備工藝復雜，成本較高，阻礙了鋁基復合材料的推廣應用?；祀s增強可以改善單一增強體的不足，使各種增強材料不同性質的相互補充，產生混雜效應，進一步提高材料的性能。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號為:1376805，公開日為:2002.10.30，發明名稱為一種高強度原位鋁基復合材料，該復合材料是一種原位自生A1₂O₃，TiB₂顆?；祀s增強鋁基復合材料。該復合材料由于反應粉末的微區不均勻分布而造成生成產物中存在脆性相TiAl₃，影響了復合材料的性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料，其質量組成為：Zn 1.2～1.6％，Ti 0.2～0.3％，Si 0.8～1.0％，Co 0.1～0.2％，Zr 0.1～0.2％，Mg 20～40％，NiCr 3～4％，碳纖維2～3％，Al余量。

一種所述的NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料的制備方法，步驟如下：

(1)選取直徑8～10mm的碳纖維剪成2～3mm的短碳纖維，然后將短碳纖維在400～450℃的溫度以及真空環境下灼燒40～60min，待其冷卻至常溫后置于體積濃度為25％的稀硝酸溶液中煮沸10～15min，過濾出的短碳纖維用蒸餾水沖洗后再置于質量濃度為15％的碳酸氫鈉溶液中6～10min，再次過濾出短碳纖維，用蒸餾水浸泡和沖洗4～6次，即可；

(2)將處理后的碳纖維按配比與其他原料進行混合，用球磨機進行研磨，至混合料的粒徑為100～160nm之間，得到混合料粉；

(3)將混合料粉在真空度為0.0006～0.001Pa、壓強為100～120MPa的條件下燒結，燒結時，以每分鐘60～80℃的升溫速率將溫度升至460～480℃，并保持該溫度30～60min完成燒結，燒結完成后自然冷卻至室溫，即可。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明復合材料采用NiCr和碳纖維顆粒在基體中彌散分布，起到了強化作用，使基體的強度和模量得到明顯提高。本發明復合材料具有良好的力學性能和成形能力，可以廣泛應用于要求高強度、高模量的形狀復雜零件上，同時在航空航天、國防、工業等領域也有著廣泛的應用。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料，其質量組成為：Zn 1.2％，Ti 0.2％，Si 1.0％，Co 0.2％，Zr 0.1％，Mg 20％，NiCr 3％，碳纖維3％，Al余量。

上述復合材料的制備步驟如下：

(1)選取直徑8～10mm的碳纖維剪成2～3mm的短碳纖維，然后將短碳纖維在400℃的溫度以及真空環境下灼燒60min，待其冷卻至常溫后置于體積濃度為25％的稀硝酸溶液中煮沸10min，過濾出的短碳纖維用蒸餾水沖洗后再置于質量濃度為15％的碳酸氫鈉溶液中6min，再次過濾出短碳纖維，用蒸餾水浸泡和沖洗4次，即可；

(2)將處理后的碳纖維按配比與其他原料進行混合，用球磨機進行研磨，至混合料的粒徑為100～160nm之間，得到混合料粉；

(3)將混合料粉在真空度為0.0006Pa、壓強為100MPa的條件下燒結，燒結時，以每分鐘60℃的升溫速率將溫度升至460℃，并保持該溫度60min完成燒結，燒結完成后自然冷卻至室溫，即可。

本實施例制備的復合材料的密度為2.60g/cm³，在復合材料中，NiCr和碳纖維的尺寸在100～200nm，顆粒形狀主要為六方形或長方體，材料致密均勻，NiCr和碳纖維增強顆粒彌散分布在基體中，NiCr和碳纖維與基體界面干凈，結合良好。經過T6處理的復合材料的力學性能：抗拉強度σ_b＝526MPa，屈服強度σ_0.2＝402MPa，斷后伸長率δ＝9.2％，彈性模量E＝73GPa。

實施例2

NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料，其質量組成為：Zn 1.4％，Ti 0.25％，Si 0.9％，Co 0.15％，Zr 0.15％，Mg 30％，NiCr 3.5％，碳纖維2.5％，Al余量。

上述復合材料的制備步驟如下：

(1)選取直徑8～10mm的碳纖維剪成2～3mm的短碳纖維，然后將短碳纖維在452℃的溫度以及真空環境下灼燒50min，待其冷卻至常溫后置于體積濃度為25％的稀硝酸溶液中煮沸13min，過濾出的短碳纖維用蒸餾水沖洗后再置于質量濃度為15％的碳酸氫鈉溶液中8min，再次過濾出短碳纖維，用蒸餾水浸泡和沖洗5次，即可；

(2)將處理后的碳纖維按配比與其他原料進行混合，用球磨機進行研磨，至混合料的粒徑為100～160nm之間，得到混合料粉；

(3)將混合料粉在真空度為0.0008Pa、壓強為110MPa的條件下燒結，燒結時，以每分鐘70℃的升溫速率將溫度升至470℃，并保持該溫度45min完成燒結，燒結完成后自然冷卻至室溫，即可。

本實施例制備的復合材料的密度為2.68/cm³，在復合材料中，NiCr和碳纖維的尺寸在100～200nm，顆粒形狀主要為六方形或長方體，材料致密均勻，NiCr和碳纖維增強顆粒彌散分布在基體中，NiCr和碳纖維與基體界面干凈，結合良好。經過T6處理的復合材料的力學性能：抗拉強度σ_b＝538MPa，屈服強度σ_0.2＝425MPa，斷后伸長率δ＝9.8％，彈性模量E＝75GPa。

實施例3

NiCr、碳纖維增強鋁鎂基復合材料，其質量組成為：Zn 1.6％，Ti 0.2％，Si 0.8％，Co 0.1％，Zr 0.2％，Mg40％，NiCr 4％，碳纖維23％，Al余量。

上述復合材料的制備步驟如下：

(1)選取直徑8～10mm的碳纖維剪成2～3mm的短碳纖維，然后將短碳纖維在450℃的溫度以及真空環境下灼燒40min，待其冷卻至常溫后置于體積濃度為25％的稀硝酸溶液中煮沸15min，過濾出的短碳纖維用蒸餾水沖洗后再置于質量濃度為15％的碳酸氫鈉溶液中10min，再次過濾出短碳纖維，用蒸餾水浸泡和沖洗6次，即可；

(2)將處理后的碳纖維按配比與其他原料進行混合，用球磨機進行研磨，至混合料的粒徑為100～160nm之間，得到混合料粉；

(3)將混合料粉在真空度為0.001Pa、壓強為120MPa的條件下燒結，燒結時，以每分鐘80℃的升溫速率將溫度升至480℃，并保持該溫度30min完成燒結，燒結完成后自然冷卻至室溫，即可。

本實施例制備的復合材料的密度為2.65g/cm³，在復合材料中，NiCr和碳纖維的尺寸在100～200nm，顆粒形狀主要為六方形或長方體，材料致密均勻，NiCr和碳纖維增強顆粒彌散分布在基體中，NiCr和碳纖維與基體界面干凈，結合良好。經過T6處理的復合材料的力學性能：抗拉強度σ_b＝534MPa，屈服強度σ_0.2＝410MPa，斷后伸長率δ＝9.4％，彈性模量E＝74GPa。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。