先进制造技术

本发明提供了一种连续碳纤维增强镍基复合材料的制备方法，采用在连续碳纤维的表面通过有机凝胶粘附固化镍粉的方法，可控制碳纤维表面的粘附镍层的厚度，从而控制热压烧结后复合材料中碳纤维的含量与间距，使得碳纤维在镍基体中平行分布，并且能够制备出高碳纤维含量的镍基复合材料。该制备方法省去了工艺复杂的碳纤维表面镀镍工艺，成本极低、易操作、能够实现产业化生产，且通过本发明提供的制备方法得到的碳纤维增强镍基复合材料的强度均明显优于现有方法制备的碳纤维增强镍基复合材料，具有广阔的应用前景。

镍基复合材料被广泛应用于飞行器、船舶和其他工业，具有非常好的高温强度、抗氧化性能、抗热疲劳、抗热侵蚀等性能，它可以代替镍基超耐热不锈钢使涡轮发动机的各组成部分在高温下工作。碳纤维增强金属基复合材料，单向增强时具有强烈的各向异性，在纤维方向上表现出很高的静力强度和很好的抵制破坏的性能。连续碳纤维增强镍基复合材料中，长纤维是承力组元。由于长纤维沿轴向具有很高的强度和弹性模量，故连续增强镍基复合材料有很高的比强度和比模量。目前连续碳纤维增强金属基复合材料主要用于高性能复合材料制品。连续碳纤维增强镍基材料的复合非常困难，通常用箔材/纤维/箔材(FFF)法、等离子喷射涂层法(MCM)和物相沉积法(PVD)，制造成本极高，且存在着碳纤维含量及间距难以控制，制备过程中易造成碳纤维偏聚，纤维与纤维界面直接大量接触成为裂纹源，使用过程中裂纹迅速扩展造成低应力脆断的问题。如何通过控制碳纤维的含量和排布方式制备出高强度、高导电性及高耐磨性的碳纤维增强镍基复合材料一直是研究的热点。

相对于现有技术，本发明提供的连续碳纤维增强镍基复合材料的制备方法，采用在连续碳纤维的表面粘附固化多层镍粉的方法，可控制碳纤维表面的粘附镍层的厚度，从而控制热压烧结后复合材料中碳纤维的含量与间距，使得碳纤维在镍基体中的含量与分布达到最佳，避免碳纤维的偏聚，并且能够制备出高碳纤维含量的镍基复合材料。本发明制备所提供的制备方法还在碳纤维表面粘附钛层作为镍与碳纤维的过渡层，改善了镍与碳纤维的润湿性，该制备方法省去了工艺复杂的碳纤维表面镀镍工艺，成本极低、易操作、能够实现产业化生产，且通过本发明提供的制备方法得到的碳纤维增强镍基复合材料的导电性能和强度均明显优于现有方法制备的碳纤维增强镍基复合材料，具有广阔的应用前景。