【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝基复合材料，涉及镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、铝基复合材料具有高强度、低密度、高阻尼和高耐磨性等优点，在汽车工业、航空航天中具有广泛的应用前景。以5xxx系列铝合金为基体的铝基复合材料具有优异的耐腐蚀性和焊接性等特性，但是，其抗拉强度不如以2xxx系列和7xxx系列铝合金为基体的铝基复合材料，限制了其在高承载条件下的应用。热处理通常用于提高材料的机械强度，但在实际应用中，以5系铝合金为基体的铝基复合材料很难通过热处理进行强化，因为热处理会导致材料的伸长率急剧下降，从而影响材料的整体机械性能。目前，提升铝基复合材料的机械性能的方法主要有加入连续增强体和非连续增强体两种方法。连续增强体中纤维增强铝基复合材料和非连续增强体中短纤维增强铝基复合材料都只能制备简单的零件。非连续增强体中晶须、颗粒、纳米颗粒/纳米管增强铝基复合材料虽然可以提高铝基复合材料的硬度和强度，但是其塑性和韧性显著降低。因此，有必要找到新的方法来同时提高强度和延展性。钛合金丝具有高强度、良好的热稳定性和耐腐蚀性等优点，且与铝合金有相似的延伸率，因此将钛合金丝作为连续纤维嵌入铝基复合材料而改善复合材料的力学性能具有重要的应用前景。
2、西安交通大学卢秉恒院士、方学伟副教授团队基于定向能量沉积增材制造技术，专利技术了一种新的金属连续纤维增强复合材料的增材制造技术，首次实现了钛纤维增强铝(tfra)构件的制造，综合力学性能得到大幅度提升(yongliang g,meng z,xinzhi l,etal.wire-base
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，解决了现有钛纤维增强铝基复合材料界面性能较差的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1，tc4丝预处理，包括将清洗干净的tc4丝进行刻蚀活化处理；
4、步骤2，将刻蚀活化处理后的tc4丝进行电镀铜层，获得镀铜钛合金丝；
5、步骤3，采用热处理炉对镀铜钛合金丝进行两步慢冷热处理，包括包括先将将炉温以10℃/min升高至740℃保温10min，再以10℃/min升温至820-880℃保温15min-60min，然后进行两阶段慢冷，两阶段慢冷的冷却速度都是5℃/min，第一阶段从820-880℃冷却到740℃并保温5min，第二阶段从740℃冷却到500℃，最后随炉冷却至室温；
6、步骤4，采用电弧增材制造技术在铝合金基板上进行er5356铝合金单层单道熔敷，随后，将热处理后的镀铜钛合金丝平整的铺放在熔敷层中心，形成中间层，最后在中间层表面熔敷单层单道er5356铝合金基体。
7、其中，tc4丝的直径为0.2mm-0.5mm，镀铜钛合金丝的铜镀层厚度为50μm-80μm。
8、步骤1中，tc4丝预处理，包括先将tc4丝表面进行砂纸打磨，然后进行h2so4酸洗、naoh碱洗除油，再用酒精进行清洗，清洗干净后干燥处理，最后进行刻蚀活化处理，采用的h2so4浓度为5-10wt％，naoh浓度为1-3wt％。
9、步骤1中，将清洗后的tc4丝用刻蚀液进行刻蚀活化处理，刻蚀温度为35-50℃，刻蚀时间为15min-30min，刻蚀液由10-15wt％hf水溶液、10wt％nh4hf2、70wt％乙二醇和5-10wt％h2o组成，以上各组分的质量百分比总和为100％，hf水溶液的体积浓度为40％。
10、步骤2中，将刻蚀活化处理后的tc4丝进行电镀铜层，沉积温度为60-80℃，沉积电流为0.01-0.09a，沉积时间为30min-120min。
11、步骤2中，将刻蚀活化处理后的tc4丝进行电镀铜层，电镀液组成为55～83wt％cuso4·5h2o，14～42wt％h2so4，≤1wt％乳化剂，≤1wt％磺酸钠和≤1wt％氯化钠，以上各组分的质量百分比总和为100％。
12、步骤4中，采用电弧增材制造技术在铝合金基板上进行er5356铝合金单层单道熔敷，采用的原料为er5356铝合金丝，送丝速度为600mm/min，电流为60-100a，纯氩气保护气流量为15l/min。
13、步骤4中，在中间层表面熔敷单层单道er5356铝合金基体采用的工艺与在铝合金基板上进行er5356铝合金单层单道熔敷的工艺相同。
14、本专利技术的有益效果如下：
15、(1)采用铜作为铝钛界面的过渡夹层，可以有效抑制铝钛之间脆性金属间化合物的生成，从而提高界面性能，使铝钛界面具有较高的强度；
16、(2)将tc4丝进行刻蚀活化处理后再进行电镀铜层，最后采用热处理炉对镀铜钛合金丝进行两步慢冷热处理，可以有效提高钛铜之间的结合力，传统热处理工艺由于冷却速度快，铜母材收缩严重，容易导致铜母材与金属间化合物界面处出现裂纹缺陷，本申请将冷却过程设置为两步，可以减缓镀铜钛合金丝的收缩和释放残余应力，避免钛铜界面微裂纹的形成；
17、(4)利用电弧增材制造技术将镀铜钛合金丝嵌入铝基复合材料中，镀铜钛合金丝可以阻碍金属结合层间的热胀冷缩行为，将其中的力作用均匀的分担到每个金属丝上，从而提高铝基复合材料的强度和延伸率；
18、(5)在镀铜钛合金丝的作用下，铝基复合材料的抗弯强度为805-917mpa，相比铝基体提高了21％-37％，冲击功为47-65j，相比铝基体提高了95％-170％。
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1.镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述TC4丝的直径为0.2mm-0.5mm，镀铜钛合金丝的铜镀层厚度为50μm-80μm。
3.根据权利要求1所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，TC4丝预处理，包括先将TC4丝表面进行砂纸打磨，然后进行H2SO4酸洗、NaOH碱洗除油，再用酒精进行清洗，清洗干净后干燥处理，最后进行刻蚀活化处理，采用的H2SO4浓度为5-10wt％，NaOH浓度为1-3wt％。
4.根据权利要求3所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将清洗后的TC4丝用刻蚀液进行刻蚀活化处理，刻蚀温度为35-50℃，刻蚀时间为15min-30min，刻蚀液由10-15wt％HF水溶液、10wt％NH4HF2、70wt％乙二醇和5-10wt％H2O组成，以上各组分的质量百分比总和为100％，HF水溶液的体积浓度为40％。
5.根据权利要求4所述的镀铜钛
6.根据权利要求5所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将刻蚀活化处理后的TC4丝进行电镀铜层，电镀液组成为55～83wt％CuSO4·5H2O，14～42wt％H2SO4，≤1wt％乳化剂，≤1wt％磺酸钠和≤1wt％氯化钠，以上各组分的质量百分比总和为100％。
7.根据权利要求6所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，采用电弧增材制造技术在铝合金基板上进行ER5356铝合金单层单道熔敷，采用的原料为ER5356铝合金丝，送丝速度为600mm/min，电流为60-100A，纯氩气保护气流量为15L/min。
8.根据权利要求7所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，在中间层表面熔敷单层单道ER5356铝合金基体采用的工艺与在铝合金基板上进行ER5356铝合金单层单道熔敷的工艺相同。
...【技术特征摘要】
1.镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述tc4丝的直径为0.2mm-0.5mm，镀铜钛合金丝的铜镀层厚度为50μm-80μm。
3.根据权利要求1所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，tc4丝预处理，包括先将tc4丝表面进行砂纸打磨，然后进行h2so4酸洗、naoh碱洗除油，再用酒精进行清洗，清洗干净后干燥处理，最后进行刻蚀活化处理，采用的h2so4浓度为5-10wt％，naoh浓度为1-3wt％。
4.根据权利要求3所述的镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将清洗后的tc4丝用刻蚀液进行刻蚀活化处理，刻蚀温度为35-50℃，刻蚀时间为15min-30min，刻蚀液由10-15wt％hf水溶液、10wt％nh4hf2、70wt％乙二醇和5-10wt％h2o组成，以上各组分的质量百分比总和为100％，hf水溶液的体积浓度为40％。
5.根据权利要求4所述的镀铜钛合金丝增强铝基...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟黎声，窦子璇，王彦伟，吴天栋，张彦青，朱建雷，许云华，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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