【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳纤维复合材料及制备方法，特别涉及一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料及制备方法。
技术介绍
1、目前，碳纤维复合材料是一种性能优越的新型材料，具有高抗拉强度，是同等截面钢材的7到10倍。同时，其轻质特性使得密度仅为普通钢材的四分之一。此外，这种材料具备出色的耐久性，能够抵抗化学腐蚀和恶劣环境以及气候变化带来的损害，适用范围广泛，大幅提升构件的承载能力、抗震性能和耐久性。
2、然而，碳纤维复合材料的硬度较低，因此在其表面涂覆高熵合金涂层，可以有效增强表面硬度和耐磨性，互补两种材料的优点，尤其在机械设备的传动辊中展现出显著优势。但需要注意的是，碳纤维复合材料与金属材料之间的相容性较差，使用化学镀和溶胶-凝胶法制备金属涂层时，常面临强度不足和工艺复杂等问题，这使得其不适合大规模推广应用。
3、本专利提出了一种新方法，用于在碳纤维复合材料表面制备抗磨损、耐高温且导电性增强的高熵合金涂层。该方法直接利用等离子喷涂技术，但需注意碳纤维复合材料表面覆盖有环氧树脂层。如果直接在其上喷涂涂层，熔化的高熵合金粉末所产生的热量可能会导致树脂层熔化，从而影响涂层与基材的结合强度，甚至无法形成有效的涂层。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是为了解决碳纤维复合材料硬度较低的问题；
2、本专利技术的另一个目的是为了解决直接在碳纤维复合材料上喷涂高熔点金属涂层，熔化的高熵合金粉末所产生的热量导致树脂层熔化，从而影响涂层与基材的结合强度
3、本专利技术为了达到上述目的、解决上述问题，而提供的一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料及制备方法。
4、本专利技术提供的表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料从外至里包括高熵合金面层、过渡合金涂层和碳纤维复合材料层。
5、高熵合金面层采用等摩尔比feconicrmo高熵合金粉末经500a电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，高熵合金面层的平均厚度为228.32μm。
6、过渡合金涂层采用等摩尔比alni合金粉末经450a电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，过渡合金涂层的平均厚度为750μm。
7、碳纤维复合材料层的厚度为25mm，碳纤维复合材料层的外表面处理后的表面粗糙度为4.5μm。
8、本专利技术提供的表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料的制备方法，其方法包括的步骤如下：
9、步骤一、基体预处理：采用丙酮和浓硫酸先后对碳纤维复合材料层基体在45℃条件下浸泡30分钟，以去除碳纤维复合材料层表面的环氧树脂；
10、步骤二、表面粗化：采用16#棕刚玉砂对碳纤维复合材料层基体表面进行喷砂处理，使处理后碳纤维复合材料层表面粗糙度达到ra＝4.5μm；
11、步骤三、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，以等摩尔比alni合金粉作为过渡合金涂层材料，喷涂形成厚度为750μm的过渡合金涂层，然后在过渡合金涂层上以等摩尔比feconicrmo高熵合金粉末为材料喷涂形成厚度为228.32μm的高熵合金面层。
12、步骤一中的丙酮和浓硫酸为市售纯丙酮和纯浓硫酸。
13、步骤三中的过渡合金涂层采用喷涂电压为50v，喷涂电流为450a，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm；制备高熵合金面层时，喷涂电流为500a，主气气压为70psi，载气气压为60psi，喷涂速度为400mm/min，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm；通过风冷和喷涂速度和距离控制碳纤维复合材料层基体温度，以缓和过程中热应力对涂层的影响。
14、步骤三中的等离子喷涂设备为美国普莱克斯制造的praxair3710型等离子喷涂成套设备进行涂层制备。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术提供的表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料及制备方法中制得的涂层硬度能够达到740.3hv，与过渡合金涂层之间结合牢固，结合强度达到17mpa以上，很好的结合了碳纤维复合材料和高熵合金这两种材料的优势；经过高熵合金涂层喷涂处理的碳纤维复合材料传动辊，采用了新型的等离子喷涂技术，展现出优越的强度、耐磨性和轻量化特性。与传统金属辊相比，这种碳纤维复合材料辊在动态平衡方面表现突出，能够在超高速下保持稳定旋转，从而大幅提升传动效率并降低能耗。此外，涂层的高熵合金特性进一步增强了其耐磨性，延长了产品的使用寿命。
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1.一种表面喷涂AlXNiY/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：从外至里包括高熵合金面层、过渡合金涂层和碳纤维复合材料层。
2.根据权利要求1所述的一种表面喷涂AlXNiY/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的高熵合金面层采用等摩尔比FeCoNiCrMo高熵合金粉末经500A电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，高熵合金面层的平均厚度为228.32μm。
3.根据权利要求1所述的一种表面喷涂AlXNiY/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的过渡合金涂层采用等摩尔比AlNi合金粉末经450A电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，过渡合金涂层的平均厚度为750μm。
4.根据权利要求1所述的一种表面喷涂AlXNiY/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的碳纤维复合材料层的厚度为25mm，碳纤维复合材料层的外表面处理后的表面粗糙度为4.5μm。
5.一种表面喷涂AlXNiY/高熵合金涂层的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：其方法包括的步骤如下：
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1.一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：从外至里包括高熵合金面层、过渡合金涂层和碳纤维复合材料层。
2.根据权利要求1所述的一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的高熵合金面层采用等摩尔比feconicrmo高熵合金粉末经500a电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，高熵合金面层的平均厚度为228.32μm。
3.根据权利要求1所述的一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的过渡合金涂层采用等摩尔比alni合金粉末经450a电流喷涂而成，喷枪口至基底的喷涂距离为200-300mm，过渡合金涂层的平均厚度为750μm。
4.根据权利要求1所述的一种表面喷涂alxniy/高熵合金涂层的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的碳纤维复合材料层的厚度为25mm，碳纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆臣，李于朋，宫文彪，於翔，关琦，刘文轩，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
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