专利名称：玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种玉 米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法。
背景技术：
目前，公知的具有遗态结构的C/金属复合材料的技术有1)材料导报[J]， 2006(10) :57刊登的《遗态材料的研究理念和研究进展》；2)化学进展[J]，2008，20 (6) 9891000刊登的《生物模板法制备木材陶瓷》；3) 2004年中国材料研讨会论文摘要集[C]， 2004 421刊登的铝合金/木质陶瓷复合材料的制备与力学性能研究；4)专利《生态陶瓷、 金属复合材料的制备方法》(专利号ZL02137503. 8，公开号CN1403620,
公开日2003. 3. 19)。 5)专利《摩擦复合材料的制备方法》(专利号02137504. 6，公开号CN1403527，公开 日2003.03. 19) ；6)专利《麻纤维遗态结构C/Sn或C/A1复合材料的制备方法》申请号 200810231642. 7，公开号 CN101381855,
公开日
2009. 03. 11)。以上公开的技术主要以木、竹、麻、秸秆、生物矿物等天然生物材料为生物模板制 备遗态结构C/金属复合材料，没有以玉米芯为生物模板结构制备遗态C/金属复合材料。而 玉米芯作为农业副产物，产量巨大，来源广泛，且具有较好的机械强度，具有高的含碳量和 低的灰分及硫含量，比表面积大、孔结构规则，玉米芯以其放射状多孔结构有利于形成各向 异性等优点。因此，研究和开发玉米芯结构遗态C/金属复合材料，不仅使所制备的遗态材 料，在结构上遗传了玉米芯结构的放射状、多维的本征精细结构，可赋予了其新的功能。使 其具有质轻、消振、吸音、耐高温、抗氧化、减摩耐磨、承载和传感性好的特点，从而扩展其应 用领域。同时有效地利用农业副产品玉米芯，为增加其经济价值提供了一条便捷的利用途 径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法，解决了 现有的制备方法无法以玉米芯为生物模板结构制备遗态C/金属复合材料的问题。本发明所采用的技术方案是，一种玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法， 具体按照以下步骤实施步骤1 制备玉米芯结构模板，取玉米芯，浸渍热固性树脂后，常温固化或热压成型后固化，得到玉米芯结构模 板；步骤2 制备遗态C基模板；步骤3 将步骤1制备的玉米芯结构模板与金属混合，放入浸渗装置内，将浸渗装 置置于真空炉中，采用真空压力浸渗或无压自发浸渗，以3-20°C /min的升温速率升温至 250-1100°C，保温l-10h，真空度为lXlO-LlXlO^a，得到玉米芯结构遗态金属基复合材 料；
或，将步骤2制备的遗态C基模板与金属混合，放入浸渗装置内，将浸渗装置 置于真空炉中，采用真空压力浸渗或无压自发浸渗，以3-20°C /min的升温速率升温至 500-1100°C，保温l-10h，真空度为lXlO-i-lXlC^Pa，得到玉米芯结构遗态金属基复合材 料。本发明的特征还在于，其中的步骤2制备遗态C基模板，具体按照以下步骤实施将玉米芯干燥后， 置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，以3-20°C /min的升温速率升温至 500-1800°C，保温l-10h，冷却，得到具有玉米芯结构的遗态C基模板。其中的步骤2制备遗态C基模板，具体按照以下步骤实施将步骤1制备的玉米芯 结构模板置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，以3-20°C /min的升温速率升 温至500-1800°C，保温l-10h，冷却，得到具有玉米芯结构的遗态C基模板。其中的热固性树脂采用酚醛树脂、环氧树脂或呋喃树脂中的一种。其中的浸渍采用自然浸渍或超声浸渍。其中的步骤1中的热压成型后固化，温度为100-150°C，压强为0. IMPa-l. 5MPa，时 间为 0. 5-5h。其中的冷却，采用随炉冷却或温控冷却。其中的步骤3中的真空压力浸渗，真空度为lXlCT-lXlO^a，压强为0.01-0. 1 个大气压。其中的步骤3中的无压自发浸渗，真空度为lXlC^-lXlO^a。本发明方法的有益效果是，利用农业副产物玉米芯为生物模板，向其中的生物孔 隙中浸渗导电导热塑性好的金属及其合金，如Al、Sn、Cu、Mg等金属及其合金，制备出了具 有玉米芯结构的玉米芯遗态C基/金属复合材料。本发明具有如下特点为(1)采用玉米芯为生物模板，制备的遗态材料，不仅遗传了生物自身放射状、多层 次、多维的本征精细结构，赋予了遗态结构C/金属复合材料新的结构特性。(2)金属相的介入，不仅提高了 C基模板的导电、导热、韧性，而且还与C基体界面 发生了良好的连续性结合，从而赋予了遗态C/金属复合材料新的功能特性。(3)制备得到的玉米芯结构遗态C/金属复合材料，具有质轻，消振、吸音、减摩耐 磨和承载性好的特点，应用前景更加广阔。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法，具体按照以下步骤进行步骤1 制备玉米芯结构模板取市购玉米芯，浸渍热固性树脂后，常温固化或在模压机上热压成型后固化，即得 到玉米芯结构模板。步骤2 高温真空/惰性气体气氛碳化烧结，制备玉米芯结构模板将市购的玉米芯干燥后，置于真空炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，以 3-20°C /min的升温速率升温至500-1800°C，保温l_10h，冷却，得到具有玉米芯结构的遗态 C基模板
或，将步骤1制备的玉米芯结构模板置于真空炉中，在真空或氮气、氩气等惰性气 体保护气氛下，以3-20°C /min的升温速率，在500-1800°C下保温l_10h，冷却，制备出具有 玉米芯结构的遗态C基模板。步骤3 真空浸渗熔融金属将步骤1制备的玉米芯模板和金属或其合金粉或块放入自制浸渗装置内，并置 于真空炉中，采用真空压力浸渗技术或无压自发浸渗技术，以3-20°C /min的升温速率，在 250-1100°C下保温l-10h，真空度为1 X lCT-l X 10_3Pa，制备出具有玉米芯结构的遗态C/金 属复合材料。其中真空压力浸渗压强为0. 01-0. 1个大气压。或，将步骤2制备的玉米芯结构遗态C基模板和金属粉或块放入自制浸渗装置内， 并置于真空炉中，采用真空压力浸渗技术或无压自发浸渗技术，以3-20°C /min的升温速 率，在250-1100°C下保温l-10h，真空度为lXlO-i-lXlC^Pa，制备出具有玉米芯结构的遗 态C/金属复合材料。其中真空压力浸渗压强为0. 01-0. 1个大气压。实施例1取市购玉米芯，采用自然浸渍热固性树脂酚醛24h后，在模压机上120°C、0. IMPa 压强下热压lh成型后固化，得到玉米芯模板。将制备的玉米芯模板和A1合金粉放入自制 浸渗装置内，并置于真空炉中，采用真空压力浸渗技术，以5°C /min的升温速率，在670°C下 保温2h，真空度为IX lO—Pa，压强为0. 1个大气压，制备出具有玉米芯结构的遗态C/铝合 金复合材料。实施例2取市购玉米芯，采用超声浸渍热固性环氧树脂24h后，室温固化得到玉米芯模板。 将制备的玉米芯模板置于真空热压炉中，在真空保护气氛下，以5°C /min的升温速率，在 800°C下保温2h，5°C /min冷却，制备出具有玉米芯结构的遗态C基模板。后将制备的C基 模板表面涂覆Sn合金粉放入自制浸渗装置内，并置于真空炉中，采用无压自发浸渗技术， 以3°C /min的升温速率，在250°C下保温10h，真空度为1 X lO—Pa，制备出具有玉米芯结构 的遗态C/锡合金复合材料。实施例3取市购玉米芯，干燥2h后，置于真空热压炉中，在真空保护气氛下，以20°C /min 的升温速率，在1800°C下保温lh，炉冷，制备出具有玉米芯结构的遗态C基模板。后将制 备的玉米芯模板和铜粉放入自制浸渗装置内，并置于真空炉中，采用无压自发浸渗技术，以 20°C /min的升温速率，在1100°C下保温lh，真空度为1 X lO—Pa，制备出具有玉米芯结构的 遗态C/铜合金复合材料。实施例4取市购玉米芯，干燥2h后，置于真空热压炉中，在真空保护气氛下，以3°C /min的 升温速率，在500°C下保温10h，炉冷，制备出具有玉米芯结构的遗态C基模板。后将制备的 玉米芯模板和镁铝合金粉放入自制浸渗装置内，并置于真空炉中，采用无压自发浸渗技术， 以5°C/min的升温速率，在660°C下保温2h，真空度为lX10_3Pa，制备出具有玉米芯结构的 遗态C/铝镁合金复合材料。采用本发明方法制备得到的玉米芯结构遗态金属基复合材料，具有质轻、消振、吸 音、承载和减摩耐磨性好的特点，充分利用农业副产物，提高农业副产物的利用价值，赋予了遗态C基/金属复合材料新的结构和功能特性，具有更广阔的应用前景。
权利要求
一种玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1制备玉米芯结构模板，取玉米芯，浸渍热固性树脂后，常温固化或热压成型后固化，得到玉米芯结构模板；步骤2制备遗态C基模板；步骤3将步骤1制备的玉米芯结构模板与金属混合，放入浸渗装置内，将浸渗装置置于真空炉中，采用真空压力浸渗或无压自发浸渗，以3-20℃/min的升温速率升温至250-1100℃，保温1-10h，真空度为1×10-1-1×10-3Pa，得到玉米芯结构遗态金属基复合材料；或，将步骤2制备的遗态C基模板与金属混合，放入浸渗装置内，将浸渗装置置于真空炉中，采用真空压力浸渗或无压自发浸渗，以3-20℃/min的升温速率升温至500-1100℃，保温1-10h，真空度为1×10-1-1×10-3Pa，得到玉米芯结构遗态金属基复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2制备遗态C基模板， 具体按照以下步骤实施将玉米芯干燥后，置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛 下，以3-20°C /min的升温速率升温至500-1800°C，保温l_10h，冷却，得到具有玉米芯结构 的遗态C基模板。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2制备遗态C基模板，具 体按照以下步骤实施将步骤1制备的玉米芯结构模板置于真空热压炉中，在真空或惰性 气体保护气氛下，以3-20°C /min的升温速率升温至500-1800°C，保温l_10h，冷却，得到具 有玉米芯结构的遗态C基模板。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的热固性树脂采用酚醛树脂、环 氧树脂或呋喃树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的浸渍采用自然浸渍或超声浸渍。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的热压成型后固化， 温度为 100-150°C，压强为 0. IMPa-l. 5MPa，时间为 0. 5_5h。
7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述的冷却，采用随炉冷却或温 控冷却。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的真空压力浸渗，真 空度为IX ICT1-I X 10_3Pa，压强为0.01-0. 1个大气压。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的无压自发浸渗，真 空度为 IX IO^1-I X IO^3Pa0
全文摘要
本发明公开的一种玉米芯结构遗态金属基复合材料的制备方法，首先制备玉米芯结构模板，其次制备遗态C基模板，最后将玉米芯结构模板或遗态C基模板与金属混合，放入浸渗装置内，将浸渗装置置于真空炉中，采用真空压力浸渗或无压自发浸渗，以3-20℃/min的升温速率升温至500-1800℃，保温1-10h，真空度为1×10-1-1×10-3Pa，压强为0.01-0.1个大气压，得到玉米芯结构遗态金属基复合材料。本发明方法制备得到的玉米芯结构遗态金属基复合材料，具有质轻、消振、吸音、承载和减摩耐磨性好的特点，充分利用农业副产物，提高农业副产物的利用价值，赋予了遗态C基/金属复合材料新的结构和功能特性，具有更广阔的应用前景。
文档编号C22C101/10GK101838781SQ20101030140
公开日2010年9月22日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者付翀, 姜凤阳, 杨敏鸽, 王俊勃, 王琼, 申明乾, 贺辛亥 申请人:西安工程大学