本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料制造領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬基復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能受到廣泛的關(guān)注，而其中尤以連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用為最早。連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、高比剛度和低熱膨脹系數(shù)，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、抗疲勞性和良好的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，作為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料在航天航空、汽車(chē)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

碳納米管因具有尺寸小、機(jī)械強(qiáng)度高、比表面大、電導(dǎo)率高、界面效應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明，利用碳納米管的高強(qiáng)度和高韌性來(lái)強(qiáng)韌化碳纖維，可以提高與碳纖維基面的粘結(jié)強(qiáng)度。方法之一是通過(guò)將多個(gè)碳納米管構(gòu)成的碳納米管組存于相鄰的碳纖維之間，制備出一種均勻性?xún)?yōu)異、具有高導(dǎo)熱性的碳納米管復(fù)合材料。方法之二是通過(guò)將純化的碳納米管和干燥的碳纖維按一定方式復(fù)合，形成以共價(jià)鍵相連的多維混雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。除了上述兩種組合或外加復(fù)合式的制備方法外，目前有關(guān)納米碳纖維和碳納米管原位合成的工藝及方法暫未發(fā)現(xiàn)。

本發(fā)明利用靜電紡絲工藝，將碳納米管均勻分散的聚丙烯腈（pan）溶膠紡織成形為pan基纖維，通過(guò)碳化獲得連續(xù)有序、內(nèi)部碳納米管定向排列且低缺陷的納米碳纖維材料，接著將納米碳纖維材料作為增強(qiáng)相與鋁合金粉體混合制備成為預(yù)制塊，最后通過(guò)快速燒結(jié)工藝將預(yù)制塊燒結(jié)成形為連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明為制備高性能連續(xù)納米碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料提供了一條新的途徑和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種碳納米管/碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，作為復(fù)合材料增強(qiáng)相的碳纖維，其內(nèi)部的碳納米管連續(xù)有序且定向排列，纖維無(wú)缺陷，連續(xù)纖維與基體鋁合金之間無(wú)界面反應(yīng)或界面反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生。

本發(fā)明目的還在于提供的一種碳納米管/碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括碳納米管定向增強(qiáng)納米碳纖維的制備，納米碳纖維材料與鋁合金粉體預(yù)制塊的制備，預(yù)制體的燒結(jié)成形工藝等工藝流程及步驟。該方法是一種快速燒結(jié)的固態(tài)成型工藝，不僅可以使復(fù)合材料達(dá)到近乎致密狀態(tài)，還可以控制碳纖維和鋁合金基體之間的界面反應(yīng)，有效提高材料的強(qiáng)度和模量。該工藝特別適合連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將碳納米管分散在二甲基甲酰胺中，將得到的分散液進(jìn)行超聲攪拌后，加入聚丙烯腈粉末，油浴加熱，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維進(jìn)行升溫預(yù)氧化后，再升溫進(jìn)行高溫碳化處理，冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

（4）制備預(yù)制塊：將獲得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與鋁合金粉混合后，用壓機(jī)壓制成預(yù)制塊；

（5）放電等離子燒結(jié)制備鋁基復(fù)合材料：采用放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)對(duì)制備的預(yù)制塊進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至室溫，脫模，得到所述碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述碳納米管與聚丙烯腈粉末的質(zhì)量比為0.01：1~1:1。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述碳納米管-聚丙烯腈溶膠中，聚丙烯腈的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~10wt%。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述超聲攪拌的時(shí)間為1~3小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述油浴加熱的溫度為60~100℃，時(shí)間為8~16小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述靜電紡絲的參數(shù)設(shè)置為：電壓為20-40kv，溶膠注射速率為0.1-1.5ml/h，收集距離為10-20cm，轉(zhuǎn)速為200-3000rpm。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述升溫預(yù)氧化是在空氣氛圍下，以0.5℃/min~5℃/min的升溫速率升溫至230~300℃后，保溫1~6h。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述升溫進(jìn)行高溫碳化處理是在氬氣或氮?dú)鈿夥障拢?.5℃/min~5℃/min的升溫速率升溫至800℃~1100℃，保溫0.5~3h。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，按占碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料和鋁合金粉的總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料占0.01~35%，鋁合金粉占65~99.99%，且兩者之和為1。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述壓制的壓力為200-400mpa，保壓時(shí)間為5-20s。

進(jìn)一步地，步驟（5）中，所述燒結(jié)的溫度為450℃～550℃，升溫速率為50～120℃/min，保溫?zé)Y(jié)時(shí)間為5～20min，燒結(jié)壓力為20～50mpa。

進(jìn)一步地，步驟（5）中，燒結(jié)過(guò)程采用的模具為石墨模具。

由上述任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明制備方法的原理為：溶膠-凝膠法在液相將以無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽作前驅(qū)體的原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系；而靜電紡絲是利用上千伏的高壓靜電場(chǎng)作用于高分子聚合物溶液或熔融液體，從而獲得50～500nm的納米量級(jí)聚合物纖維絲。本發(fā)明采用原位合成的原理，結(jié)合溶膠凝膠工藝和靜電紡絲工藝，利用碳納米管和前驅(qū)體纖維天然結(jié)合好的特點(diǎn)，將納米碳管均勻而有序的生成于前驅(qū)體纖維內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)碳納米管對(duì)前驅(qū)體纖維的原位合成強(qiáng)化；再通過(guò)碳化處理，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料。

另外，本發(fā)明采用的放電等離子燒結(jié)工藝（sps）是一種快速、低溫?zé)Y(jié)成形工藝，也是一種固態(tài)燒結(jié)工藝。該工藝具有熱壓燒結(jié)的焦耳熱和加壓造成的塑性變形促進(jìn)燒結(jié)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效利用了顆粒間放電產(chǎn)生的自發(fā)熱作用，產(chǎn)生了一些sps過(guò)程所特有的利于燒結(jié)的現(xiàn)象。第一，脈沖放電將粉末表面的起始氧化膜在一定程度上被擊穿，使粉末得以?xún)艋?、活化；第二，由于脈沖是瞬間、斷續(xù)、高頻率發(fā)生，粉末顆粒產(chǎn)生的焦耳熱，都大大促進(jìn)了粉末顆粒原子的擴(kuò)散，從而達(dá)到粉末燒結(jié)的快速化；第三，正-負(fù)（on-off）快速脈沖的加入，使粉末內(nèi)的放電部位及焦耳發(fā)熱部件，都會(huì)快速移動(dòng)，使粉末的燒結(jié)能夠均勻化，使脈沖集中在晶粒結(jié)合處。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

（1）本發(fā)明制備方法設(shè)備簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定性好，適合批量化生產(chǎn)；

（2）本發(fā)明的碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，碳纖維內(nèi)部的碳納米管連續(xù)有序且定向排列，分布均勻、彌散，納米纖維低缺陷，具有良好的推廣應(yīng)用前景，復(fù)合材料內(nèi)碳纖維定向排布。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的靜電紡絲裝置的示意圖；

圖2為實(shí)施例1中碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料的形貌sem圖；

圖3為實(shí)施例1制備的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖；

圖4為實(shí)施例1中碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料形貌的sem圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

以下試劑均從商業(yè)渠道獲得（多壁碳納米管二甲基甲酰胺分散液由南京先豐納米材料科技有限公司購(gòu)得；聚丙烯腈（分子量15，0000）由中華試劑網(wǎng)購(gòu)得）

本發(fā)明的靜電紡絲裝置的示意圖如圖1所示，包括結(jié)構(gòu)：噴射針頭1，接收裝置2，高壓電源3。

實(shí)施例1

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將0.8975ml的二甲基甲酰胺的碳納米管分散液（密度1.4484g/ml，碳納米管的含量為10wt%，碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm）加到18ml二甲基甲酰胺中，超聲攪拌1h，再加入1.6g聚丙烯腈粉末（碳納米管的質(zhì)量是pan粉末質(zhì)量的8.125%），80℃油浴鍋中密封加熱12h，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；靜電紡絲參數(shù)設(shè)置為：電壓25kv，供液速率0.5ml/h，收集距離14.5cm，轉(zhuǎn)速3000rpm；

得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料的形貌sem圖如圖2所示，由圖2可知，聚丙烯腈纖維基本沿著同一方向定向排布。

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維在大氣環(huán)境下，以5℃/min的升溫速率升溫至280℃，保溫預(yù)氧化5.5h；氬氣氣氛下，再以2℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫高溫碳化1h；冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

制得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖如圖3所示，由圖3可知，碳納米管在聚丙烯腈纖維內(nèi)部沿著同一方向定向排布。

（4）制備預(yù)制塊：

按占碳纖維復(fù)合材料與鋁合金總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)94%的6061鋁粉混合后，用油壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，油壓機(jī)的壓力保持200mpa，保壓時(shí)間為5s；

（5）放電等離子燒結(jié)成形復(fù)合材料：

將制備的預(yù)制塊采用放電等離子燒結(jié)（sps）系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，模具為石墨模具，燒結(jié)壓力為30mpa，以80℃/min的升溫速率從室溫升至510℃，保溫時(shí)間為5min，隨爐冷卻至室溫后脫模，獲得碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

得到的碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的sem形貌如圖4所示，碳纖維在基體中分散均勻，與鋁基體界面較好。

實(shí)施例2

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將1.2772ml的二甲基甲酰胺的碳納米管分散液（密度1.4484g/ml，碳納米管的含量為10wt%，碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm）加到17ml二甲基甲酰胺中，超聲攪拌2.5h，再加入2g聚丙烯腈粉末（碳納米管的質(zhì)量是pan粉末質(zhì)量的9.25%），80℃油浴鍋中密封加熱12h，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；靜電紡絲參數(shù)設(shè)置為：電壓30kv，供液速率1.5ml/h，收集距離20cm，轉(zhuǎn)速3000rpm；

得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料的形貌sem圖參見(jiàn)附圖2，可知，聚丙烯腈纖維基本沿著定向排布。

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維在大氣環(huán)境下，以2℃/min的升溫速率升溫至230℃，保溫預(yù)氧化3h；氬氣氣氛下，再以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫高溫碳化1h；冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

制得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖參見(jiàn)圖3，可知，碳納米管在聚丙烯腈纖維內(nèi)部沿著同一方向定向排布。

（4）制備預(yù)制塊：

按占碳纖維復(fù)合材料與鋁合金總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的1080鋁粉混合后，用油壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，油壓機(jī)的壓力保持400mpa，保壓時(shí)間為20s；

（5）放電等離子燒結(jié)成形復(fù)合材料：

將制備的預(yù)制塊采用放電等離子燒結(jié)（sps）系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，模具為石墨模具，燒結(jié)壓力為20mpa，以50℃/min的升溫速率從室溫升至450℃，保溫時(shí)間為10min，隨爐冷卻至室溫后脫模，獲得碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

得到的碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的sem形貌參見(jiàn)圖4，碳纖維在基體中分散均勻，與鋁基體界面較好。

實(shí)施例3

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將0.11ml的二甲基甲酰胺的碳納米管分散液（密度1.4484g/ml，碳納米管的含量為10wt%，碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm）加到19.35ml二甲基甲酰胺中，超聲攪拌2h，再加入1.6g聚丙烯腈粉末（碳納米管的質(zhì)量是pan粉末質(zhì)量的1%），90℃油浴鍋中密封加熱10h，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；靜電紡絲參數(shù)設(shè)置為：電壓30kv，供液速率0.1ml/h，收集距離10cm，轉(zhuǎn)速200rpm；

得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料形貌的sem圖參見(jiàn)附圖2，可知，聚丙烯腈纖維基本沿著同一方向定向排布。

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維在大氣環(huán)境下，以0.5℃/min的升溫速率升溫至300℃，保溫預(yù)氧化1h；氬氣氣氛下，再以1℃/min的升溫速率升溫至1000℃，保溫高溫碳化2h；冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

制得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖參見(jiàn)圖3，可知，碳納米管在聚丙烯腈纖維內(nèi)部沿著同一方向定向排布。

（4）制備預(yù)制塊：

按占碳纖維復(fù)合材料與鋁合金總體積的總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%的7075鋁粉混合后，用油壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，油壓機(jī)的壓力保持300mpa，保壓時(shí)間為10s；

（5）放電等離子燒結(jié)成形復(fù)合材料：

將制備的預(yù)制塊采用放電等離子燒結(jié)（sps）系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，模具為石墨模具，燒結(jié)壓力為30mpa，以120℃/min的升溫速率從室溫升至500℃，保溫時(shí)間為20min，隨爐冷卻至室溫后脫模，獲得碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的sem形貌參見(jiàn)圖4，碳纖維在基體中分散均勻，與鋁基體界面較好。

實(shí)施例4

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將11.05ml的二甲基甲酰胺的碳納米管分散液（密度1.4484g/ml，碳納米管的含量為10wt%，碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm）加到2.53ml二甲基甲酰胺中，超聲攪拌3h，再加入1.6g聚丙烯腈粉末（碳納米管的質(zhì)量是pan粉末質(zhì)量的100%），60℃油浴鍋中密封加熱16h，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；靜電紡絲參數(shù)設(shè)置為：電壓30kv，供液速率0.8ml/h，收集距離15cm，轉(zhuǎn)速1500rpm；

得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料形貌的sem圖參見(jiàn)附圖2，可知聚丙烯腈纖維基本沿著同一方向定向排布。

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維在大氣環(huán)境下，以1℃/min的升溫速率升溫至280℃，保溫預(yù)氧化2h；氬氣氣氛下，再以0.5℃/min的升溫速率升溫至1100℃，保溫高溫碳化3h；冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

制得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖參見(jiàn)圖3，可知，碳納米管在聚丙烯腈纖維內(nèi)部沿著同一方向定向排布。

（4）制備預(yù)制塊：

按占碳纖維復(fù)合材料與鋁合金總體積的總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%的2024鋁粉混合后，用油壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，油壓機(jī)的壓力保持320mpa，保壓時(shí)間為12s；

（5）放電等離子燒結(jié)成形復(fù)合材料：

將制備的預(yù)制塊采用放電等離子燒結(jié)（sps）系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，模具為石墨模具，燒結(jié)壓力為50mpa，以60℃/min的升溫速率從室溫升至550℃，保溫時(shí)間為10min，隨爐冷卻至室溫后脫模，獲得碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的sem形貌參見(jiàn)圖4，碳纖維在基體中分散均勻，與鋁基體界面較好。

實(shí)施例5

（1）碳納米管-聚丙烯腈溶膠的制備：將1.28ml的二甲基甲酰胺的碳納米管分散液（密度1.4484g/ml，碳納米管的含量為10wt%，碳納米管的外徑大于50nm，長(zhǎng)度為10~20μm）加到17ml二甲基甲酰胺中，超聲攪拌1.5h，再加入2g聚丙烯腈粉末（碳納米管的質(zhì)量是pan粉末質(zhì)量的9.27%），100℃油浴鍋中密封加熱8h，得到碳納米管-聚丙烯腈溶膠；

（2）靜電紡絲制備碳納米管/聚丙烯腈纖維：采用得到的碳納米管-聚丙烯腈溶膠進(jìn)行靜電紡絲，收集得到碳納米管/聚丙烯腈纖維；靜電紡絲參數(shù)設(shè)置為：電壓30kv，供液速率1.2ml/h，收集距離10cm，轉(zhuǎn)速2000rpm；

得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維復(fù)合材料形貌的sem圖參見(jiàn)附圖2，可知聚丙烯腈纖維基本沿著同一方向定向排布。

（3）預(yù)氧化和碳化處理：將得到的碳納米管/聚丙烯腈纖維在大氣環(huán)境下，以0.5℃/min的升溫速率升溫至250℃，保溫預(yù)氧化6h；氬氣氣氛下，再以3℃/min的升溫速率升溫至900℃，保溫高溫碳化0.5h；冷至室溫，得到碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料；

制得的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料的tem圖參見(jiàn)圖3，可知，碳納米管在聚丙烯腈纖維內(nèi)部沿著同一方向定向排布。

（4）制備預(yù)制塊：

按占碳纖維復(fù)合材料與鋁合金總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的碳納米管定向增強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的4032鋁粉混合后，用油壓機(jī)壓制成預(yù)制塊，油壓機(jī)的壓力保持360mpa，保壓時(shí)間為16s；

（5）放電等離子燒結(jié)成形復(fù)合材料：

將制備的預(yù)制塊采用放電等離子燒結(jié)（sps）系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，模具為石墨模具，燒結(jié)壓力為40mpa，以100℃/min的升溫速率從室溫升至480℃，保溫時(shí)間為12min，隨爐冷卻至室溫后脫模，獲得碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

碳納米管/碳纖維連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的sem形貌參見(jiàn)圖4，碳纖維在基體中分散均勻，與鋁基體界面較好。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。