玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法

2023-06-02 10:35:56 1

專利名稱：玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法
技術領域：
本發明屬於材料製備技術領域，涉及一種複合材料的製備方法，具體涉及一種玉 米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法。
背景技術：
目前，公知的具有遺態結構的C/金屬複合材料的技術有1)材料導報[J]， 2006(10) :57刊登的《遺態材料的研究理念和研究進展》；2)化學進展[J]，2008，20 (6) 9891000刊登的《生物模板法製備木材陶瓷》；3) 2004年中國材料研討會論文摘要集[C]， 2004 421刊登的鋁合金/木質陶瓷複合材料的製備與力學性能研究；4)專利《生態陶瓷、 金屬複合材料的製備方法》(專利號ZL02137503. 8，公開號CN1403620,
公開日2003. 3. 19)。 5)專利《摩擦複合材料的製備方法》(專利號02137504. 6，公開號CN1403527，公開 日2003.03. 19) ；6)專利《麻纖維遺態結構C/Sn或C/A1複合材料的製備方法》申請號 200810231642. 7，公開號 CN101381855,
公開日
2009. 03. 11)。以上公開的技術主要以木、竹、麻、秸稈、生物礦物等天然生物材料為生物模板制 備遺態結構C/金屬複合材料，沒有以玉米芯為生物模板結構製備遺態C/金屬複合材料。而 玉米芯作為農業副產物，產量巨大，來源廣泛，且具有較好的機械強度，具有高的含碳量和 低的灰分及硫含量，比表面積大、孔結構規則，玉米芯以其放射狀多孔結構有利於形成各向 異性等優點。因此，研究和開發玉米芯結構遺態C/金屬複合材料，不僅使所製備的遺態材 料，在結構上遺傳了玉米芯結構的放射狀、多維的本徵精細結構，可賦予了其新的功能。使 其具有質輕、消振、吸音、耐高溫、抗氧化、減摩耐磨、承載和傳感性好的特點，從而擴展其應 用領域。同時有效地利用農業副產品玉米芯，為增加其經濟價值提供了一條便捷的利用途 徑。

發明內容
本發明的目的在於提供一種玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法，解決了 現有的製備方法無法以玉米芯為生物模板結構製備遺態C/金屬複合材料的問題。本發明所採用的技術方案是，一種玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法， 具體按照以下步驟實施步驟1 製備玉米芯結構模板，取玉米芯，浸漬熱固性樹脂後，常溫固化或熱壓成型後固化，得到玉米芯結構模 板；步驟2 製備遺態C基模板；步驟3 將步驟1製備的玉米芯結構模板與金屬混合，放入浸滲裝置內，將浸滲裝 置置於真空爐中，採用真空壓力浸滲或無壓自發浸滲，以3-20°C /min的升溫速率升溫至 250-1100°C，保溫l-10h，真空度為lXlO-LlXlO^a，得到玉米芯結構遺態金屬基複合材 料；
或，將步驟2製備的遺態C基模板與金屬混合，放入浸滲裝置內，將浸滲裝置 置於真空爐中，採用真空壓力浸滲或無壓自發浸滲，以3-20°C /min的升溫速率升溫至 500-1100°C，保溫l-10h，真空度為lXlO-i-lXlC^Pa，得到玉米芯結構遺態金屬基複合材 料。本發明的特徵還在於，其中的步驟2製備遺態C基模板，具體按照以下步驟實施將玉米芯乾燥後， 置於真空熱壓爐中，在真空或惰性氣體保護氣氛下，以3-20°C /min的升溫速率升溫至 500-1800°C，保溫l-10h，冷卻，得到具有玉米芯結構的遺態C基模板。其中的步驟2製備遺態C基模板，具體按照以下步驟實施將步驟1製備的玉米芯 結構模板置於真空熱壓爐中，在真空或惰性氣體保護氣氛下，以3-20°C /min的升溫速率升 溫至500-1800°C，保溫l-10h，冷卻，得到具有玉米芯結構的遺態C基模板。其中的熱固性樹脂採用酚醛樹脂、環氧樹脂或呋喃樹脂中的一種。其中的浸漬採用自然浸漬或超聲浸漬。其中的步驟1中的熱壓成型後固化，溫度為100-150°C，壓強為0. IMPa-l. 5MPa，時 間為 0. 5-5h。其中的冷卻，採用隨爐冷卻或溫控冷卻。其中的步驟3中的真空壓力浸滲，真空度為lXlCT-lXlO^a，壓強為0.01-0. 1 個大氣壓。其中的步驟3中的無壓自發浸滲，真空度為lXlC^-lXlO^a。本發明方法的有益效果是，利用農業副產物玉米芯為生物模板，向其中的生物孔 隙中浸滲導電導熱塑性好的金屬及其合金，如Al、Sn、Cu、Mg等金屬及其合金，製備出了具 有玉米芯結構的玉米芯遺態C基/金屬複合材料。本發明具有如下特點為(1)採用玉米芯為生物模板，製備的遺態材料，不僅遺傳了生物自身放射狀、多層 次、多維的本徵精細結構，賦予了遺態結構C/金屬複合材料新的結構特性。(2)金屬相的介入，不僅提高了 C基模板的導電、導熱、韌性，而且還與C基體界面 發生了良好的連續性結合，從而賦予了遺態C/金屬複合材料新的功能特性。(3)製備得到的玉米芯結構遺態C/金屬複合材料，具有質輕，消振、吸音、減摩耐 磨和承載性好的特點，應用前景更加廣闊。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法，具體按照以下步驟進行步驟1 製備玉米芯結構模板取市購玉米芯，浸漬熱固性樹脂後，常溫固化或在模壓機上熱壓成型後固化，即得 到玉米芯結構模板。步驟2 高溫真空/惰性氣體氣氛碳化燒結，製備玉米芯結構模板將市購的玉米芯乾燥後，置於真空爐中，在真空或惰性氣體保護氣氛下，以 3-20°C /min的升溫速率升溫至500-1800°C，保溫l_10h，冷卻，得到具有玉米芯結構的遺態 C基模板
或，將步驟1製備的玉米芯結構模板置於真空爐中，在真空或氮氣、氬氣等惰性氣 體保護氣氛下，以3-20°C /min的升溫速率，在500-1800°C下保溫l_10h，冷卻，製備出具有 玉米芯結構的遺態C基模板。步驟3 真空浸滲熔融金屬將步驟1製備的玉米芯模板和金屬或其合金粉或塊放入自製浸滲裝置內，並置 於真空爐中，採用真空壓力浸滲技術或無壓自發浸滲技術，以3-20°C /min的升溫速率，在 250-1100°C下保溫l-10h，真空度為1 X lCT-l X 10_3Pa，製備出具有玉米芯結構的遺態C/金 屬複合材料。其中真空壓力浸滲壓強為0. 01-0. 1個大氣壓。或，將步驟2製備的玉米芯結構遺態C基模板和金屬粉或塊放入自製浸滲裝置內， 並置於真空爐中，採用真空壓力浸滲技術或無壓自發浸滲技術，以3-20°C /min的升溫速 率，在250-1100°C下保溫l-10h，真空度為lXlO-i-lXlC^Pa，製備出具有玉米芯結構的遺 態C/金屬複合材料。其中真空壓力浸滲壓強為0. 01-0. 1個大氣壓。實施例1取市購玉米芯，採用自然浸漬熱固性樹脂酚醛24h後，在模壓機上120°C、0. IMPa 壓強下熱壓lh成型後固化，得到玉米芯模板。將製備的玉米芯模板和A1合金粉放入自製 浸滲裝置內，並置於真空爐中，採用真空壓力浸滲技術，以5°C /min的升溫速率，在670°C下 保溫2h，真空度為IX lO—Pa，壓強為0. 1個大氣壓，製備出具有玉米芯結構的遺態C/鋁合 金複合材料。實施例2取市購玉米芯，採用超聲浸漬熱固性環氧樹脂24h後，室溫固化得到玉米芯模板。 將製備的玉米芯模板置於真空熱壓爐中，在真空保護氣氛下，以5°C /min的升溫速率，在 800°C下保溫2h，5°C /min冷卻，製備出具有玉米芯結構的遺態C基模板。後將製備的C基 模板表面塗覆Sn合金粉放入自製浸滲裝置內，並置於真空爐中，採用無壓自發浸滲技術， 以3°C /min的升溫速率，在250°C下保溫10h，真空度為1 X lO—Pa，製備出具有玉米芯結構 的遺態C/錫合金複合材料。實施例3取市購玉米芯，乾燥2h後，置於真空熱壓爐中，在真空保護氣氛下，以20°C /min 的升溫速率，在1800°C下保溫lh，爐冷，製備出具有玉米芯結構的遺態C基模板。後將制 備的玉米芯模板和銅粉放入自製浸滲裝置內，並置於真空爐中，採用無壓自發浸滲技術，以 20°C /min的升溫速率，在1100°C下保溫lh，真空度為1 X lO—Pa，製備出具有玉米芯結構的 遺態C/銅合金複合材料。實施例4取市購玉米芯，乾燥2h後，置於真空熱壓爐中，在真空保護氣氛下，以3°C /min的 升溫速率，在500°C下保溫10h，爐冷，製備出具有玉米芯結構的遺態C基模板。後將製備的 玉米芯模板和鎂鋁合金粉放入自製浸滲裝置內，並置於真空爐中，採用無壓自發浸滲技術， 以5°C/min的升溫速率，在660°C下保溫2h，真空度為lX10_3Pa，製備出具有玉米芯結構的 遺態C/鋁鎂合金複合材料。採用本發明方法製備得到的玉米芯結構遺態金屬基複合材料，具有質輕、消振、吸 音、承載和減摩耐磨性好的特點，充分利用農業副產物，提高農業副產物的利用價值，賦予了遺態C基/金屬複合材料新的結構和功能特性，具有更廣闊的應用前景。
權利要求
一種玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法，其特徵在於，具體按照以下步驟實施步驟1製備玉米芯結構模板，取玉米芯，浸漬熱固性樹脂後，常溫固化或熱壓成型後固化，得到玉米芯結構模板；步驟2製備遺態C基模板；步驟3將步驟1製備的玉米芯結構模板與金屬混合，放入浸滲裝置內，將浸滲裝置置於真空爐中，採用真空壓力浸滲或無壓自發浸滲，以3-20℃/min的升溫速率升溫至250-1100℃，保溫1-10h，真空度為1×10-1-1×10-3Pa，得到玉米芯結構遺態金屬基複合材料；或，將步驟2製備的遺態C基模板與金屬混合，放入浸滲裝置內，將浸滲裝置置於真空爐中，採用真空壓力浸滲或無壓自發浸滲，以3-20℃/min的升溫速率升溫至500-1100℃，保溫1-10h，真空度為1×10-1-1×10-3Pa，得到玉米芯結構遺態金屬基複合材料。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟2製備遺態C基模板， 具體按照以下步驟實施將玉米芯乾燥後，置於真空熱壓爐中，在真空或惰性氣體保護氣氛 下，以3-20°C /min的升溫速率升溫至500-1800°C，保溫l_10h，冷卻，得到具有玉米芯結構 的遺態C基模板。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟2製備遺態C基模板，具 體按照以下步驟實施將步驟1製備的玉米芯結構模板置於真空熱壓爐中，在真空或惰性 氣體保護氣氛下，以3-20°C /min的升溫速率升溫至500-1800°C，保溫l_10h，冷卻，得到具 有玉米芯結構的遺態C基模板。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的熱固性樹脂採用酚醛樹脂、環 氧樹脂或呋喃樹脂中的一種。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的浸漬採用自然浸漬或超聲浸漬。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟1中的熱壓成型後固化， 溫度為 100-150°C，壓強為 0. IMPa-l. 5MPa，時間為 0. 5_5h。
7.根據權利要求2或3所述的製備方法，其特徵在於，所述的冷卻，採用隨爐冷卻或溫 控冷卻。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟3中的真空壓力浸滲，真 空度為IX ICT1-I X 10_3Pa，壓強為0.01-0. 1個大氣壓。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟3中的無壓自發浸滲，真 空度為 IX IO^1-I X IO^3Pa0
全文摘要
本發明公開的一種玉米芯結構遺態金屬基複合材料的製備方法，首先製備玉米芯結構模板，其次製備遺態C基模板，最後將玉米芯結構模板或遺態C基模板與金屬混合，放入浸滲裝置內，將浸滲裝置置於真空爐中，採用真空壓力浸滲或無壓自發浸滲，以3-20℃/min的升溫速率升溫至500-1800℃，保溫1-10h，真空度為1×10-1-1×10-3Pa，壓強為0.01-0.1個大氣壓，得到玉米芯結構遺態金屬基複合材料。本發明方法製備得到的玉米芯結構遺態金屬基複合材料，具有質輕、消振、吸音、承載和減摩耐磨性好的特點，充分利用農業副產物，提高農業副產物的利用價值，賦予了遺態C基/金屬複合材料新的結構和功能特性，具有更廣闊的應用前景。
文檔編號C22C101/10GK101838781SQ20101030140
公開日2010年9月22日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者付翀, 姜鳳陽, 楊敏鴿, 王俊勃, 王瓊, 申明乾, 賀辛亥 申請人:西安工程大學