專利名稱：粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料的制備方法，具體涉及一種粉 末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的麻纖維織物結(jié)構(gòu)的金屬復(fù)合材料的技術(shù)有1)材料導(dǎo)報(bào)[J]，2006 (10) :5-7刊登的《遺態(tài)材料的研究理念和研究進(jìn)展》；2)專利名稱《麻纖維遺態(tài)結(jié)構(gòu) C/Sn復(fù)合材料的制備方法》，(申請(qǐng)?zhí)?00810231642. 7，公開號(hào)CN101381855，
公開日
2009. 03. 11)。以上公開的技術(shù)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(tài)結(jié)構(gòu)C/金屬復(fù)合材料，遺態(tài)結(jié)構(gòu)處于非連續(xù)性狀態(tài)，沒有利用粉末冶金方法將 天然纖維織物與低熔點(diǎn)金屬復(fù)合制備麻纖維織物/Sn金屬復(fù)合材料，使天然生物材料成為 可設(shè)計(jì)、連續(xù)化狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，增加增強(qiáng)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/金屬Sn復(fù)合材料的 方法，在結(jié)構(gòu)上保存麻纖維織物人為制造的排布方式和排布結(jié)構(gòu)，構(gòu)造具有“可設(shè)計(jì)性”結(jié) 構(gòu)的復(fù)合材料，制備出滿足人們不同結(jié)構(gòu)性能需求的麻纖維織物/Sn金屬復(fù)合材料，使天 然纖維處于連續(xù)化結(jié)構(gòu)狀態(tài)，解決了現(xiàn)有方法制備的復(fù)合材料遺態(tài)結(jié)構(gòu)處于非連續(xù)性狀 態(tài)，增強(qiáng)效果不好的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材 料的方法，具體按照以下步驟實(shí)施
步驟1 將麻纖維織物清洗、干燥，剪裁成所需尺寸；
步驟2 將上步得到的處理后的麻纖維織物，浸漬在質(zhì)量濃度為10%-50%的熱固性樹脂 中，在80°C下預(yù)固化0. 5-2個(gè)小時(shí)；
步驟3 在步驟1得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè) 或兩個(gè)以上復(fù)合層，將兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；
或者在步驟2得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè)或 兩個(gè)以上復(fù)合層，將兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；
或者在步驟1得到的麻纖維織物表面均勻涂覆Sn粉與熱固性樹脂的混合物得到復(fù)合 層，將復(fù)合層在80°C下預(yù)固化0.5-2個(gè)小時(shí)，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層，將 兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；
步驟4 將步驟3得到的疊層織物熱壓燒結(jié)成型后復(fù)壓，制備得到本發(fā)明麻纖維織物結(jié) 構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。本發(fā)明的特征還在于，
其中步驟1中的麻纖維織物選用苧麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維或劍麻纖維中的一種。其中步驟2和步驟3中的熱固性樹脂選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或呋喃樹脂中的一種。其中步驟3中在步驟1得到的麻纖維織物或步驟2得到的麻纖維織物表面鋪置Sn 粉得到復(fù)合層，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為5-30 :70-95，兩者質(zhì)量百分比之和為100%。其中步驟3中在步驟1得到的麻纖維織物表面均勻涂覆Sn粉與熱固性樹脂的混 合物得到復(fù)合層，麻纖維織物與混合物的質(zhì)量比為5-30 :70-95，麻纖維織物與混合物兩 者質(zhì)量百分比之和為100%;混合物中Sn粉與熱固性樹脂的質(zhì)量比為50-90 =10-50, Sn粉 與熱固性樹脂兩者質(zhì)量百分比之和為100%。其中步驟4中的熱壓燒結(jié)成型工藝參數(shù)為壓強(qiáng)20-60Mpa，溫度150°C，保溫時(shí) 間1-3小時(shí)；復(fù)壓工藝參數(shù)為壓強(qiáng)20-60MPa，溫度150°C，保溫時(shí)間30分鐘。本發(fā)明方法的有益效果是，利用結(jié)構(gòu)“可設(shè)計(jì)性”的麻纖維織物為模板，通過制備 不同組織結(jié)構(gòu)的模板材料，結(jié)合粉末冶金法，向織物間隙中填充導(dǎo)電導(dǎo)熱塑性好的Sn，制備 出具有不同組織的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料
(1)采用麻纖維織物為模板制備織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料，保留了麻纖維織物網(wǎng)格 交叉結(jié)構(gòu)，從而賦予金屬基復(fù)合材料新的結(jié)構(gòu)特性；
(2)基體相Sn與織物界面發(fā)生了良好的連續(xù)性結(jié)合，具備了連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合 材料的特征，從而賦予了連續(xù)性纖維增強(qiáng)金屬復(fù)合材料新的功能特性；
(3)制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料，具有質(zhì)輕，消振、吸音、減摩耐磨和電磁 屏蔽性好的特點(diǎn)，應(yīng)用前景更加廣闊。


圖1是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的織物結(jié)構(gòu)圖，放大倍數(shù) 為 5c χ ；
圖2是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的織物結(jié)構(gòu)圖，放大倍數(shù)為 20c χ ；
圖3是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的織物結(jié)構(gòu)圖，放大倍數(shù)為 200c χ
四4是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的試樣密度隨含錫量的變化曲 線圖5是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的硬度隨含錫量的變化曲線
圖6是本發(fā)明制備的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的磨損率隨含錫量的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的方法，具體按照以下步 驟進(jìn)行
步驟1 將麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁；
其中的麻纖維織物選用平紋、斜紋、針織或編織結(jié)構(gòu)的苧麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維
4或劍麻纖維中的一種。步驟2 將上步得到的處理后的麻纖維織物，浸漬在質(zhì)量濃度為10%_50%的熱固性 樹脂中一段時(shí)間后，在80°C下預(yù)固化0. 5-2個(gè)小時(shí)。其中熱固性樹脂選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂中的一種。步驟3 在步驟1得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，麻纖維織物與Sn 粉的質(zhì)量比為5-30 :70-95，兩者質(zhì)量百分比之和為100%。重復(fù)該步驟，得到多個(gè)復(fù)合層，將 多個(gè)復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；
或者在步驟2得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì) 量比為5-30 :70-95，兩者質(zhì)量百分比之和為100%。重復(fù)該步驟，得到多個(gè)復(fù)合層，將多個(gè)復(fù) 合層重疊放置，得到疊層織物；
或者在步驟1得到的麻纖維織物表面均勻涂覆Sn粉與熱固性樹脂的混合物得到復(fù)合 層，將復(fù)合層在80°C下預(yù)固化0.5-2個(gè)小時(shí)，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層，將 兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；麻纖維織物與混合物的質(zhì)量比為5-30 70-95，麻纖維織物與混合物兩者質(zhì)量百分比之和為100% ；混合物中Sn粉與熱固性樹脂的 質(zhì)量比為50-90 :10-50, Sn粉與熱固性樹脂兩者質(zhì)量百分比之和為100%。熱固性樹脂選 用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂中的一種。步驟4 將上步得到的疊層織物在壓強(qiáng)為20_60MPa，溫度為150°C條件下保溫1_3 小時(shí)，熱壓燒結(jié)成型后，在壓強(qiáng)為20-60MPa，溫度為150°C條件下保溫30分鐘，復(fù)壓數(shù)次，制 備得到本發(fā)明麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。實(shí)施例1
將平紋組織苧麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁后，采用一層織物一層Sn粉的 疊層方式放置麻纖維織物和均勻鋪撒Sn粉成所需層數(shù)，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為5 70，鋪撒Sn粉后的織物在壓強(qiáng)為20MPa，150°C下保溫1小時(shí)熱壓燒結(jié)成型后，在20MPa， 150°C下保溫30分鐘復(fù)壓數(shù)次，制備出平紋組織苧麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。實(shí)施例2
將平紋組織亞麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁后浸漬10%的酚醛樹脂一段時(shí) 間后在80°C下預(yù)固化0. 5個(gè)小時(shí)，采用一層織物一層Sn粉的疊層方式放置麻纖維織物和均 勻鋪撒Sn粉成所需層數(shù)，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為30 :95，鋪撒Sn粉后的織物在壓 強(qiáng)為20MPa，150°C下保溫1小時(shí)熱壓燒結(jié)成型后，在20MPa，150°C下保溫30分鐘復(fù)壓數(shù)次， 制備出平紋亞麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。實(shí)施例3
將斜紋組織大麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁后，按Sn粉重量百分比均勻涂 覆Sn粉與環(huán)氧樹脂均勻混合的混合物后在80°C下預(yù)固化1個(gè)小時(shí)，并疊層放置織物成所 需層數(shù)，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為20 :80，然后在壓強(qiáng)為40MPa，150°C下保溫2小時(shí) 熱壓燒結(jié)成型后，在40MPa，150°C下保溫30分鐘復(fù)壓數(shù)次，制備出斜紋組織大麻纖維織物 結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。實(shí)施例4
將針織組織劍麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁后浸漬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的環(huán)氧 樹脂一段時(shí)間后在80°C下預(yù)固化1個(gè)小時(shí)，采用一層織物一層Sn粉的疊層方式放置麻纖維織物和均勻鋪撒Sn粉成所需層數(shù)，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為25 :95，鋪撒Sn粉后 的織物在壓強(qiáng)為60MPa，150°C下保溫3小時(shí)熱壓燒結(jié)成型后，在60MPa，150°C下保溫30分 鐘復(fù)壓數(shù)次，制備出針織組織劍麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。實(shí)施例5
將編織組織劍麻纖維織物清洗、干燥，按所需尺寸剪裁后浸漬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的呋喃 樹脂一段時(shí)間后在80°C下預(yù)固化2個(gè)小時(shí)，采用一層織物一層Sn粉的疊層方式放置麻纖維 織物和均勻鋪撒Sn粉成所需層數(shù)，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為25 :95，鋪撒Sn粉后的 織物在壓強(qiáng)為60MPa，150°C下保溫3小時(shí)熱壓燒結(jié)成型后，在60MPa，150°C下保溫30分鐘 復(fù)壓數(shù)次，制備出編織組織劍麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。采用本發(fā)明方法制備得到的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、消振、 吸音、減摩耐磨和電磁屏蔽性好的特點(diǎn)，提高了金屬基復(fù)合材料的“可設(shè)計(jì)性”。其既具有常 規(guī)金屬基復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，又具有連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬復(fù)合材料新的結(jié)構(gòu)和功能特性。一、從原理方面說明本發(fā)明的有益效果所在
1.采用金屬Sn粉，Sn為低熔點(diǎn)金屬，其粉末冶金的加熱溫度不會(huì)超過天然纖維碳化的 溫度和晶態(tài)結(jié)構(gòu)被破壞的溫度。2.麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量比為5%_30% :70%_95%，因?yàn)镾n的脆性較大，加入織 物結(jié)構(gòu)的天然纖維可以明顯改善其脆性，但麻纖維含量太大，其金屬特性將減小，因此控制 在該比例范圍內(nèi)為最佳。二、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面說明本發(fā)明的有益效果所在
采用成型工藝為酚醛樹脂膠配置(30%)/麻布預(yù)處理一麻布浸漬(四個(gè)小時(shí))一預(yù)固 化一浸漬布與錫粉混合(均勻)一裝模一熱壓(20Mpa、IOO0C )—壓制保溫(兩個(gè)小時(shí))一脫模 —自然冷卻一復(fù)壓(20Mpa、150°C)—后處理，制備得到麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料， 從圖1、圖2和圖3可以看到Sn存在于織物的結(jié)構(gòu)孔中，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)合緊密。從 圖4可以看出隨Sn含量的增加，復(fù)合材料密度也增加。從圖5可以看出隨Sn含量的增加， 復(fù)合材料的硬度降低。從圖6可以看出隨Sn含量的增加，復(fù)合材料的磨損率是降低的，但 6號(hào)樣磨損率較高。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的方法，其特征在于，具體按 照以下步驟實(shí)施步驟1 將麻纖維織物清洗、干燥，剪裁成所需尺寸；步驟2 將上步得到的處理后的麻纖維織物，浸漬在質(zhì)量濃度為10%-50%的熱固性樹脂 中，在80°C下預(yù)固化0. 5-2個(gè)小時(shí)；步驟3 在步驟1得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè) 或兩個(gè)以上復(fù)合層，將兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；或者在步驟2得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè)或 兩個(gè)以上復(fù)合層，將兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；或者在步驟1得到的麻纖維織物表面均勻涂覆Sn粉與熱固性樹脂的混合物得到復(fù)合 層，將復(fù)合層在80°C下預(yù)固化0.5-2個(gè)小時(shí)，重復(fù)該步驟，得到兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層，將 兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合層重疊放置，得到疊層織物；步驟4 將步驟3得到的疊層織物熱壓燒結(jié)成型后復(fù)壓，制備得到本發(fā)明麻纖維織物結(jié) 構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的麻纖維織物選用苧麻 纖維、亞麻纖維、大麻纖維或劍麻纖維中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2和步驟3中的熱固性樹 脂選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或呋喃樹脂中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中在步驟1得到的麻纖 維織物或步驟2得到的麻纖維織物表面鋪置Sn粉得到復(fù)合層，麻纖維織物與Sn粉的質(zhì)量 比為5-30 :70-95，兩者質(zhì)量百分比之和為100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中在步驟1得到的麻纖 維織物表面均勻涂覆Sn粉與熱固性樹脂的混合物得到復(fù)合層，麻纖維織物與混合物的質(zhì) 量比為5-30 :70-95，麻纖維織物與混合物兩者質(zhì)量百分比之和為100% ；混合物中Sn粉與 熱固性樹脂的質(zhì)量比為50-90 :10-50, Sn粉與熱固性樹脂兩者質(zhì)量百分比之和為100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟4中的熱壓燒結(jié)成型 工藝參數(shù)為壓強(qiáng)20-60Mpa，溫度150°C，保溫時(shí)間1_3小時(shí)；復(fù)壓工藝參數(shù)為壓強(qiáng) 20-60MPa，溫度150°C，保溫時(shí)間:30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種粉末冶金制備麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料的方法，首先選取和處理不同組織的麻纖維織物模板，然后采用粉末冶金的方法，把麻纖維織物和Sn粉疊層鋪撒均勻，再在一定壓力、溫度下熱壓燒結(jié)成型。本發(fā)明制備方法制備得到的麻纖維織物結(jié)構(gòu)/Sn金屬復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、消振、吸音、減摩耐磨和電磁屏蔽性好的特點(diǎn)，提高了金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的“可設(shè)計(jì)性”。其既具備了金屬基復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，又具備了連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的特征，從而提高了復(fù)合材料的綜合性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C22C49/00GK102071374SQ201010533279
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者付翀, 徐潔, 楊敏鴿, 王俊勃, 王瓊, 申明乾, 蘇曉磊, 賀辛亥 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)