一种制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具及方法与流程

技术特征：
1.一种制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述模具包括能够实现合模的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模块合模后能够在其内部形成型腔；所述型腔的两端分别设有一条碳纤维固定孔槽，用于固定螺旋碳纤维；所述型腔的一端设有向上的用于浇注金属液的冒口。2.根据权利要求1所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述螺旋碳纤维包括螺旋段和分别设于所述螺旋段两端的长直段；所述长直段固定于所述碳纤维固定孔槽内。3.根据权利要求2所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述螺旋碳纤维的直径为3～25mm，所述螺旋段的螺距为5～15mm。4.根据权利要求1所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具的材质均为石墨。5.根据权利要求1所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具对应设有若干定位孔，合模后采用螺栓螺母组实现所述第一模具和所述第二模具的固定和定位。6.根据权利要求1所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具，其特征在于，所述第一模具和所述第二模具在合模后采用“c”形夹具夹持固定。7.一种制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1
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6任一所述的模具实现；所述方法的步骤包括：s1、准备和模具型腔相匹配的金属管以及和碳纤维固定孔槽相匹配的螺旋碳纤维；s2、通过第一模具和第二模具的合模，将所述金属管固定在所述型腔中，将所述螺旋碳纤维的两端固定在对应的碳纤维固定孔槽内；s3、将待浇注金属熔化成金属液，在保护气氛的作用下，通过冒口浇注到预热后模具的型腔中；s4、冷却后脱模，得到螺旋碳纤维增强的复合材料；制备单一金属和螺旋碳纤维的复合材料时省略金属管。8.根据权利要求7所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的方法，其特征在于，所述金属管材质为铜，所述待浇注金属为铝。9.根据权利要求7所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的方法，其特征在于，所述金属管的长度小于所述型腔的长度，固定在所述型腔内时相对于所述冒口的底部端口为非突出式设置，防止所述金属液浇注到所述金属管的外壁。10.根据权利要求7所述的制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的方法，其特征在于，所述螺旋碳纤维的制备工艺包括：将原始碳纤维束预先缠绕在金属线上，将螺旋段按设定的螺距缠绕在圆柱棒体上，抽出圆柱棒体后得到螺旋碳纤维；所述金属线的材质与所述金属管或所述金属液的材质相同。

技术总结
本发明提供了一种制备螺旋碳纤维增强金属复合材料的模具及方法，涉及复合材料成型技术领域，能够制备螺旋碳纤维增强金属复合材料，提高复合材料的力学性能，使其具有承受大变形的能力；该模具包括能够实现合模的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模块合模后能够在其内部形成型腔；所述型腔的两端分别设有一条碳纤维固定孔槽，用于固定螺旋碳纤维；所述型腔的一端设有向上的用于浇注金属液的冒口；所述螺旋碳纤维的直径为3～25mm，所述螺旋段的螺距为5～15mm；制备时将铜管和碳纤维固定在型腔内，再通过冒口浇注铝液。本发明提供的技术方案适用于铜包铝或纯铝复合材料制备的过程中。制备的过程中。制备的过程中。


技术研发人员：赵子航 梁均 平杭 吴春京
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2021.07.06
技术公布日：2021/10/18