本發(fā)明涉及粘結(jié)劑噴射打印技術(shù)用碳化硅材料，特別涉及一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制品。
背景技術(shù)：
1、鋁基碳化硅復(fù)合材料具備極為優(yōu)異的物理和機械性能，其中高比強度、高比模量、良好的導(dǎo)熱性與耐熱性等特點尤為突出。這種復(fù)合材料不但成功保留了鋁合金輕質(zhì)、耐腐蝕的優(yōu)良特性，而且借助碳化硅的增強效能，使得材料的硬度和強度得到了大幅度的提升。
2、鑒于其綜合性能良好，碳化硅增強鋁基復(fù)合材料在航空航天、汽車工業(yè)、電子設(shè)備和高強結(jié)構(gòu)件等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在航空航天領(lǐng)域，對于材料在極端環(huán)境下(如高真空、強輻射、大溫差等)的性能要求極高，鋁-碳化硅復(fù)合材料憑借其優(yōu)異的性能能夠滿足飛行器結(jié)構(gòu)部件的需求，減輕重量的同時保證結(jié)構(gòu)強度和可靠性；在汽車工業(yè)中，該材料有助于實現(xiàn)汽車的輕量化設(shè)計，提高燃油效率并且增強汽車零部件的耐久性；在電子設(shè)備方面，良好的導(dǎo)熱性有助于散熱，保證電子元件的穩(wěn)定運行；在高溫結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域，其耐熱性使得材料可以在高溫環(huán)境下正常工作。
3、傳統(tǒng)的鋁-碳化硅復(fù)合材料的制備工藝涵蓋了粉末冶金、攪拌鑄造、熱壓燒結(jié)和熔體浸滲等多種方法。在傳統(tǒng)的這些制備工藝中，通常需要借助模具來輔助成型，在經(jīng)過燒結(jié)工序之后，往往還需要進(jìn)一步開展機加工處理才能夠獲取到滿足需求的鋁-碳化硅制品。這樣的流程存在諸多弊端，其一，制備周期漫長，各個工序之間的銜接以及后續(xù)的機加工處理都會耗費大量的時間；其二，成本居高不下，模具的使用、機加工的人力物力投入以及可能出現(xiàn)的材料浪費等都會增加成本；其三，在制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件時，傳統(tǒng)方法顯得力不從心，由于模具的局限性以及機加工對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工難度較大等因素，難以實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的制備。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于以上采用模具成型方式制備鋁基碳化硅制品的方法制備周期長、生產(chǎn)成本高的問題，有必要提出一種鋁基碳化硅復(fù)合材料制品的制備方法，所述方法通過采用粘結(jié)劑噴射3d打印鋁基碳化硅粉末的方式，避免了采用模具成型造成的團(tuán)聚問題，實現(xiàn)了低成本、高效率地生產(chǎn)鋁基碳化硅復(fù)合材料制品。
2、一種鋁基碳化硅復(fù)合材料制品的制備方法，包括，
3、s01，對碳纖維的表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅處理，并將鍍銅后的所述碳纖維剪切為短纖維；
4、s02，對碳化硅顆粒進(jìn)行預(yù)氧化處理，使所述碳化硅顆粒在馬弗爐中在溫度1000℃～1300℃下保溫30min～120min；
5、s03，將經(jīng)過s01和s02處理的碳纖維和碳化硅顆粒加入乙醇或者丙酮溶劑中并采用超聲波+磁力進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，獲得均勻的混合液，再對混合液進(jìn)行真空干燥；
6、s04，將s03中得到的碳纖維和碳化硅粉料烘干后置入3d打印設(shè)備的鋪粉部中，依據(jù)3d打印設(shè)備的設(shè)置采用烘干的所述碳纖維和碳化硅粉料打印制品生坯，將打印完成的制品生坯置入烘箱中進(jìn)行熱固化，待制品生坯具有一定強度后清理制品生坯上的散料；
7、s05，對s04中獲得的制品生坯脫脂、燒結(jié)，得到碳化硅-碳纖維預(yù)制品；
8、s06，將所述碳化硅-碳纖維預(yù)制品置于真空壓力浸滲爐中滲鋁，得到高韌性鋁基碳化硅復(fù)合材料制品。
9、進(jìn)一步地，在所述s01中，將鍍銅后的所述碳纖維剪切為5μm～120μm的短纖維，此種長度的短纖維可以有效提升碳化硅制品的韌性，有效提高制品的強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
10、進(jìn)一步地，在所述s01中，在對碳纖維進(jìn)行鍍銅處理前，需要對所述碳纖維進(jìn)行鍍銅預(yù)處理，所述鍍銅預(yù)處理過程包括，
11、除膠：將碳纖維在400℃-600℃的溫度下煅燒20min-40min，再用超聲波清洗30min-60min；
12、粗化：將除膠步驟獲得的碳纖維置于體積比為1:3的濃硫酸與濃硝酸混合液中，采用磁力攪拌的方式攪拌1h-2h，再用去離子水清洗所述碳纖維至中性；
13、敏化：將粗化后的碳纖維置入溫度為45℃-60℃的20ml/l?hcl和20g/lsncl2的溶液混合液中浸泡40min-60min，再用去離子水清洗所述碳纖維；
14、活化：將敏化后的碳纖維置入溫度為40～70℃的30g/lagno3溶液中浸泡40min～60min，再用去離子水清洗所述碳纖維，至此完成碳纖維的鍍銅預(yù)處理。
15、進(jìn)一步地，碳纖維鍍銅用溶液為涂層鍍液，所述涂層鍍液的成分包括15.00g/lcuso4·5h2o、30.00g/l?c10h14n2na2o8、0.05g/l?2,2'-聯(lián)吡啶，再向其中加入naoh溶液，將涂層鍍液的ph值調(diào)節(jié)至10-12。
16、進(jìn)一步地的，碳纖維經(jīng)過鍍銅處理后，在所述碳纖維表面形成了厚度為0.5μm～1.5μm的涂層，從而起到對碳纖維的保護(hù)作用，也即碳纖維表面的涂層能夠避免碳纖維與鋁合金反應(yīng)，改善鋁合金與碳纖維的浸潤性。
17、進(jìn)一步地，在s02中，所述碳化硅顆粒的粒徑為20μm～60μm，此粒徑的碳化硅顆?？梢詽M足鋪粉要求，獲得平整粉面，且碳化硅生坯質(zhì)量更好。對碳化硅進(jìn)行預(yù)氧化處理，避免了碳化硅與鋁液的界面反應(yīng)，同時也使碳化硅顆粒與鋁液的潤濕性得到改善。
18、進(jìn)一步地，s03的具體細(xì)化步驟包括，
19、將經(jīng)過s01的碳纖維和s02的碳化硅顆粒加入乙醇或者丙酮溶劑形成混合液，其中加入的碳纖維和碳化硅顆粒在混合液中的所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為混合液的10％-30％；
20、采用超聲波+磁力的攪拌方式經(jīng)30min-60min的攪拌，將混合液攪拌為均勻的懸浮液；
21、將上述懸浮液在真空60℃的溫度下干燥2小時，得到含有碳纖維的高韌性碳化硅粉料。
22、進(jìn)一步地，在s04中，3d打印設(shè)備設(shè)置的打印層厚為60μm～90μm、粘結(jié)劑飽和度為50％-80％，且熱固化的工藝參數(shù)是固化溫度150℃～300℃、固化時間為1h～3h。通過采用粘結(jié)劑噴射3d打印技術(shù)制備高韌性碳化硅制品，不僅可以制備大尺寸、形狀復(fù)雜的碳化硅制品，也解決了傳統(tǒng)模具工藝生產(chǎn)造成的生產(chǎn)流程長、工藝復(fù)雜、成本高的問題。
23、進(jìn)一步地，在s05中，所述脫脂處理的溫度為500℃～800℃、保溫時間為1h～4h、升溫速率為1℃/min～5℃/min，脫脂氣氛為氮氣或氬氣，可以有效脫除粘結(jié)劑。
24、進(jìn)一步地，在s05中，所述燒結(jié)處理溫度為1300℃～1600℃，保溫時間為1h～2h，升溫速率為10℃/min～15℃/min，采用真空燒結(jié)，真空度在20pa以下，獲得高性能碳化硅材料的制品。
25、進(jìn)一步地，在s06中，所述浸滲爐內(nèi)設(shè)置為真空1pa以下，以5℃～10℃的升溫間隔，將浸滲爐中的溫度升至650℃～850℃，且保溫5min～15min后，通入高純氮氣或氬氣，再將浸滲爐中的氣壓提升到2mpa～5mpa且繼續(xù)保溫30min～90min。通過向碳化硅制品中滲入鋁基，既提高了制品的致密度，又提高了制品的熱導(dǎo)率和力學(xué)性能。采用真空氣壓浸滲可以有效排除制品內(nèi)的氣體，避免在制品內(nèi)部形成孔隙缺陷，有效提高了鋁基復(fù)合材料制品的綜合性能。
26、進(jìn)一步地，在s06中，所述高韌性鋁基碳化硅復(fù)合材料制品由碳化硅顆粒、碳纖維和鋁合金基體組成，所述碳化硅顆粒的體積分?jǐn)?shù)為35％-55％，所述碳纖維的體積分?jǐn)?shù)為1％-10％，所述鋁合金基體的體積分?jǐn)?shù)為35％-64％。
27、本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果：通過在原有碳化硅顆粒中增加具有高韌性的碳纖維，提升了碳化硅制品的韌性，再采用3d打印工藝，可以實現(xiàn)任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)的碳化硅制品的生產(chǎn)和避免了碳化硅團(tuán)聚的問題，且在通過最后的浸滲工序，向所述碳化硅-碳纖維制品中填入了鋁基，提升了鋁基碳化硅制品的致密度、熱導(dǎo)率、力學(xué)性能等綜合性能。