碳纤维增强复合材料的制备装置

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强复合材料的制备装置。

背景技术

由于“趋肤效应”，高频电流在传输过程中，主要集中在导线的表面传输层，为了节约成本同时不降低传输性能，在电力行业采用铜包铝线代替铜线。而且铜包铝线具有重量轻的特点，便于运输和减少工作强度。铜包铝线已经成为了电线电缆行业中一种非常具有优势的导线。

传统的轧制压接法、包连续挤压包覆法和静液挤压法等工艺复杂，设备要求高,成本也较高，铝线镀铜法和包覆焊接法生产效率低下，难以满足大规模生产。铜包铝连铸法具有生产成本低, 自动化程度高的特点，是现在制备铜包铝材料的主流方法之一。而碳纤维具有其强度高的特点

碳纤维增强金属基复合材料是以碳纤维为强化体，以纯金属或合金为基体，具有耐疲劳、高比模量、高比强度、低热膨胀系数等优异性能，使其广泛应用于国民经济各个领域材料。利用碳纤维来增强铜包铝复合材料，将进一步提高铜包铝线材的综合性能。连续碳纤维增强金属基复合材料可以进一步发挥碳纤维的特点，获得更好的铜包铝线材性能。铜包铝型材制备好后需要进行拉拔制备线材，这就要求碳纤维与金属材料的结合良好，同时保障碳纤维在拉拔过程中扔保持一部分较长的连续存在，就要保证一部分炭纤维丝处于弯曲或者螺旋状分布在铜包铝中的铝合金中，但是碳纤维的密度较轻，在结合对流等因素，碳纤维丝的形态控制极为看男，因此铜包铝连续碳纤维增强复合材料的制备难度极大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备简单的碳纤维增强复合材料的制备装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种碳纤维增强复合材料的制备装置，其特征在于：包括连铸盘，所述连铸盘的外周形成有连铸筒盘，所述连铸盘的下表面设置有连铸杆，驱动装置驱动连铸杆实现所述连铸盘的上升及下降，所述连铸盘的上端形成有筒状的铜包覆层，所述铜包覆层与所述连铸盘之间构成的容器的底部设置有石膏层，所述铜包覆层的外周设置有行波磁场发生器和冷凝器，所述铜包覆层上端的外侧设置有外坩埚，所述铜包覆层上端的内侧设置有内坩埚，所述外坩埚与所述内坩埚之间形成有铜熔液放置腔，所述外坩埚的外侧设置有主加热丝，用于对铜熔液放置腔内的铜熔液进行加热处理，所述外坩埚与所述内坩埚之间形成的铜熔液放置腔的上端开口上设置有铜熔液加入装置，所述内坩埚的上端设置有铝合金熔液加入装置以及若干个碳纤维加入装置，所述铝合金熔液加入装置用于向所述铜包覆层内提供铝合金熔体，所述碳纤维加入装置用于向所述铝合金熔体内提供碳纤维与铝棒构成的复合材料。

进一步的技术方案在于：所述连铸盘的下表面设置有连铸支撑筒，所述冷凝器下侧的铜包覆层的外表面的下侧设置有连铸筒盘，用于支撑所述铜包覆层。

进一步的技术方案在于：所述内坩埚的上端固定有支撑板，所述铜熔液加入装置固定在所述支撑板上，所述铜熔液加入装置包括熔炼坩埚，所述熔炼坩埚的外周设置有辅助加热丝，所述熔炼坩埚的下端设置有出料管，所述出料管的下端延伸到所述外坩埚与所述内坩埚之间的上端开口内，所述熔炼坩埚内设置有铜料。

进一步的技术方案在于：所述铝合金熔液加入装置包括第三转向机构和铝合金熔液加入装置，第三铝合金丝经所述第三转向机构转向后进入垂直设置的第三隔热管，并经过所述第三隔热管后进入到内坩埚内的内加热丝内，通过所述内加热丝对所述第三铝合金丝进行加热，所述内加热丝的外侧形成有隔热层。

进一步的技术方案在于：所述第三转向机构包括两个对称设置的第三水平送丝轧辊、一个第三垂直送丝轧辊以及两个第三导线轮，所述第三铝合金丝的端部经过所述两个所述第三水平送丝轧辊以及一个第三垂直送丝辊后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第三导线轮后进入到所述第三隔热筒内。

进一步的技术方案在于：所述碳纤维加入装置设置有两个，分别位于所述铝合金熔液加入装置的两侧，每个所述碳纤维加入装置包括一个转向机构以及一个缠绕机构，其中位于右侧的碳纤维加入装置包括第一转向机构以及第一缠绕机构，第一铝合金丝经所述第一转向机构转向后经过所述第一缠绕机构将碳纤维缠绕到所述第一铝合金丝上，然后缠绕有碳纤维的第一铝合金丝进入到垂直设置的第一隔热管内，并经过所述第一隔热管后进入到位于铜包覆层内的铝合金熔体内。

进一步的技术方案在于：所述第一缠绕机构包括缠绕支撑板，所述缠绕支撑板的中间形成有过孔，所述过孔内固定有轴承，所述轴承的内圈固定有第一齿轮，所述第一齿轮的上端固定有第一主绕线转动轴，所述主绕线转动轴上固定有第一碳纤维辊，所述第一碳纤维辊上缠绕有第一碳纤维，所述第一齿轮的一侧设置有与其啮合的第二齿轮，所述第二齿轮与第一缠绕驱动的动力输出端固定连接，所述第一缠绕驱动固定在所述缠绕支撑板上；

U型的第一缠绕升降杆的一端穿过所述缠绕支撑板后从所述第一齿轮的中心通孔穿出，所述第一铝合金丝的下端插入到所述第一齿轮的中心通孔内，从所述第一齿轮的中心通孔穿出的第一缠绕升降杆的端部设置有第一压线转动驱动，所述第一压线转动驱动的动力输出端固定有第一压线转动轴，所述第一压线转动轴上固定有第二碳纤维辊，所述第二碳纤维辊上缠绕有第二碳纤维，所述第二碳纤维辊旁的第一缠绕升降杆上固定有第一压紧轮，所述第一缠绕升降杆的另一端穿过固定在缠绕支撑板上的第一压线升降驱动后从所述第一压线升降驱动伸出，所述第一压线升降驱动用于驱动所述第一缠绕升降杆进行升降运动；

U型的第二缠绕升降杆位于所述第一铝合金丝的另一侧，U型的第二缠绕升降杆的一端穿过所述缠绕支撑板后位于所述第一齿轮的中心通孔的下侧，位于所述第一齿轮的中心通孔下侧的第二缠绕升降杆的端部设置有第二压线转动驱动，所述第二压线转动驱动的动力输出端固定有第二压线转动轴，所述第二压线转动轴上固定有第三碳纤维辊，所述第三碳纤维辊上缠绕有第二碳纤维，所述第二碳纤维辊旁的第二缠绕升降杆上固定有第二压紧轮，所述第二缠绕升降杆的另一端穿过固定在缠绕支撑板上的第二压线升降驱动后从所述第二压线升降驱动伸出，所述第二压线升降驱动用于驱动所述第二缠绕升降杆进行升降运动。

进一步的技术方案在于：所述第一转向机构包括两个对称设置的第一水平送丝轧辊、一个第一垂直送丝轧辊以及两个第一导线轮，所述第一铝合金丝的端部经过所述两个所述第一水平送丝轧辊以及一个第一垂直送丝辊后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第一导线轮后进入到所述第一隔热筒内。

进一步的技术方案在于：其中位于左侧的碳纤维加入装置包括第二转向机构以及第二缠绕机构，所述第二转向机构以及第二缠绕机构分别与所述第一转向机构以及第二缠绕机构相同。

进一步的技术方案在于：所述第二转向机构包括两个对称设置的第二水平送丝轧辊、一个第二垂直送丝轧辊以及两个第二导线轮，所述第二铝合金丝的端部经过所述两个所述第一水平送丝轧辊以及一个第二垂直送丝辊后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第二导线轮后进入到所述第二隔热筒内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述装置通过缠绕机构在铝合金丝上缠绕螺旋碳纤维，通过直线碳纤维的交替缠绕，约束螺旋碳纤维，并将其送至铜包铝连铸系统中。在装置中铝合金的凝固区域施加向下的行波磁场，抑制铝合金丝熔化后螺旋碳纤维的集中上浮，通过铝熔体的定向凝固，将螺旋碳纤维凝固在铝合金芯中，伴随着铜包覆层的凝固实现铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料的连铸。所述装置具有制作简单，使用方便等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所述装置中缠绕机构的结构示意图；

图3是本发明实施例所述装置中缠绕机构进行绕线的结构示意图；

图4是本发明实施例所述方法中碳纤维缠绕的示意图；

图5是本发明实施例所述装置初始制备时的示意图；

其中：1:外坩埚；2：内坩埚；3：第一隔热管；4：主加热丝；5：铜包覆熔体；6：铝合金熔体；7：铜包覆层；7-1：冷凝器；8：铝合金芯；9：第一碳纤维；10：第二碳纤维；11：内加热丝；12：隔热层；13：支撑板；14：铜熔体；15：辅助加热丝；16：熔炼坩埚；17：铜料；18：第一缠绕机构；19：第二缠绕机构；20：第一铝合金丝；20-1：第一水平送丝轧辊；20-2：第一导线轮；20-3：第一垂直送丝轧辊；21：第二铝合金丝；21-1：第二水平送丝轧辊；21-2：第二导线轮；21-3：第二垂直送丝轧辊；22：第三铝合金丝；22-1：第三水平送丝轧辊；22-2：第三导线轮；22-3：第三垂直送丝轧辊；23：第三隔热管；24：石膏层；25：连铸筒盘；26；连铸盘；27：连铸支撑筒；28：连铸杆；29：行波磁场发生器； 30：缠绕支撑板；31：轴承；32：第一齿轮；33：第一碳纤维辊；34；第一主绕线转动轴；35：第一缠绕驱动；36：第二齿轮；37：第二碳纤维辊；38：第一压线转动轴；39：第一压线转动驱动；40：第一压紧轮；41：第一缠绕升降杆；42：第一压线驱动；43：第二缠绕升降杆；44：第二压线转动驱动；45：第二压紧轮；46：第三碳纤维辊；47：第二压线转动轴；48：第二压线驱动；49：铜包覆层支撑。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种碳纤维增强复合材料的制备装置，包括连铸盘26，所述连铸盘26的外周形成有连铸筒盘25，所述连铸盘26的下表面设置有连铸杆28，驱动装置驱动连铸杆28实现所述连铸盘26的上升及下降。所述连铸盘26的上端形成有筒状的铜包覆层7，所述铜包覆层7与所述连铸盘26之间构成的容器的底部设置有石膏层24，所述铜包覆层7的外周设置有行波磁场发生器29和冷凝器7-1。所述连铸盘26的下表面设置有连铸支撑筒27，所述冷凝器7-1下侧的铜包覆层7的外表面的下侧设置有铜包覆层支撑49，用于支撑所述铜包覆层7。所述铜包覆层7上端的外侧设置有外坩埚1，所述铜包覆层7上端的内侧设置有内坩埚2，所述外坩埚1与所述内坩埚2之间形成有铜熔液放置腔，所述外坩埚1的外侧设置有主加热丝4，用于对铜熔液放置腔内的铜熔液进行加热处理。所述外坩埚1与所述内坩埚2之间形成的铜熔液放置腔的上端开口上设置有铜熔液加入装置，所述内坩埚2的上端设置有铝合金熔液加入装置以及若干个碳纤维加入装置，所述铝合金熔液加入装置用于向所述铜包覆层7内提供铝合金熔体，所述碳纤维加入装置用于向所述铝合金熔体内提供碳纤维与铝棒构成的复合材料。

进一步的，如图1所示，所述内坩埚2的上端固定有支撑板13，所述铜熔液加入装置固定在所述支撑板13上，优选的，所述铜熔液加入装置固定在左侧的所述支撑板13上，需要说明的是，所述铜熔液加入装置还可以固定在右侧的支撑板13上，本领域技术人员能够根据实际需要进行选用。进一步的，所述铜熔液加入装置包括熔炼坩埚16，所述熔炼坩埚16的外周设置有辅助加热丝15，所述熔炼坩埚的下端设置有出料管，所述出料管的下端延伸到所述外坩埚1与所述内坩埚2之间的上端开口内，所述熔炼坩埚16内设置有铜料17，通过辅助加热丝15对熔炼坩埚16内的铜料进行加热，制备铜溶液。

进一步的，如图1所示，所述铝合金熔液加入装置包括第三转向机构和铝合金熔液加入装置，第三铝合金丝22经所述第三转向机构转向后进入垂直设置的第三隔热管23，并经过所述第三隔热管23后进入到内坩埚2内的内加热丝11内，通过所述内加热丝11对所述第三铝合金丝22进行加热，所述内加热丝22的外侧形成有隔热层12。

进一步的，所述第三转向机构包括两个对称设置的第三水平送丝轧辊22-1、一个第三垂直送丝轧辊22-3以及两个第三导线轮22-2，所述第三铝合金丝22的端部经过所述两个所述第三水平送丝轧辊22-1以及一个第三垂直送丝辊22-3后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第三导线轮22-2后进入到所述第三隔热筒23内。

优选的，所述碳纤维加入装置设置有两个，分别位于所述铝合金熔液加入装置的两侧，需要说明的是，所述碳纤维加入装置的个数还可以为其它个数，本领域技术人员能够根据实际需要进行选用。每个所述碳纤维加入装置包括一个转向机构以及一个缠绕机构，其中位于右侧的碳纤维加入装置包括第一转向机构以及第一缠绕机构，第一铝合金丝220经所述第一转向机构转向后经过所述第一缠绕机构将碳纤维缠绕到所述第一铝合金丝20上，然后缠绕有碳纤维的第一铝合金丝20进入到垂直设置的第一隔热管3内，并经过所述第一隔热管3后进入到位于铜包覆层7内的铝合金熔体内。

进一步的，如图2和图3所示，所述第一缠绕机构包括缠绕支撑板30，所述缠绕支撑板30的中间形成有过孔，所述过孔内固定有轴承31，所述轴承31的内圈固定有第一齿轮32，所述第一齿轮32的上端固定有第一主绕线转动轴34，所述第一主绕线转动轴34上固定有第一碳纤维辊33，所述第一碳纤维辊33上缠绕有第一碳纤维9，所述第一齿轮32的一侧设置有与其啮合的第二齿轮36，所述第二齿轮36与第一缠绕驱动35的动力输出端固定连接，所述第一缠绕驱动35固定在所述缠绕支撑板30上。

U型的第一缠绕升降杆41的一端穿过所述缠绕支撑板30后从所述第一齿轮32的中心通孔穿出，所述第一铝合金丝20的下端插入到所述第一齿轮32的中心通孔内，从所述第一齿轮32的中心通孔穿出的第一缠绕升降杆41的端部设置有第一压线转动驱动39，所述第一压线转动驱动39的动力输出端固定有第一压线转动轴38。所述第一压线转动轴38上固定有第二碳纤维辊37，所述第二碳纤维辊37上缠绕有第二碳纤维10，所述第二碳纤维辊37旁的第一缠绕升降杆41上固定有第一压紧轮40，所述第一缠绕升降杆41的另一端穿过固定在缠绕支撑板30上的第一压线升降驱动42后从所述第一压线升降驱动42伸出，所述第一压线升降驱动42用于驱动所述第一缠绕升降杆41进行升降运动；

U型的第二缠绕升降杆42位于所述第一铝合金丝20的另一侧，U型的第二缠绕升降杆42的一端穿过所述缠绕支撑板30后位于所述第一齿轮32的中心通孔的下侧；位于所述第一齿轮32的中心通孔下侧的第二缠绕升降杆42的端部设置有第二压线转动驱动44，所述第二压线转动驱动44的动力输出端固定有第二压线转动轴47，所述第二压线转动轴47上固定有第三碳纤维辊46，所述第三碳纤维辊46上缠绕有第二碳纤维10，所述第三碳纤维辊46旁的第二缠绕升降杆43上固定有第二压紧轮45，所述第二缠绕升降杆43的另一端穿过固定在缠绕支撑板30上的第二压线升降驱动48后从所述第二压线升降驱动48伸出，所述第二压线升降驱动48用于驱动所述第二缠绕升降杆43进行升降运动。

进一步的，如图1所示，所述第一转向机构包括两个对称设置的第一水平送丝轧辊20-1、一个第一垂直送丝轧辊20-3以及两个第一导线轮20-2，所述第一铝合金丝20的端部经过所述两个所述第一水平送丝轧辊20-1以及一个第一垂直送丝辊20-3后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第一导线轮20-2后进入到所述第一隔热筒3内。

其中位于左侧的碳纤维加入装置包括第二转向机构以及第二缠绕机构，所述第二转向机构以及第二缠绕机构分别与所述第一转向机构以及第二缠绕机构相同。所述第二转向机构包括两个对称设置的第二水平送丝轧辊21-1、一个第二垂直送丝轧辊21-3以及两个第二导线轮21-2，所述第二铝合金丝21的端部经过所述两个所述第一水平送丝轧辊21-1以及一个第二垂直送丝辊21-3后由水平状态改变为垂直状态并经过两个所述第二导线轮21-2后进入到所述第二隔热筒内。

相应的，本发明实施例还公开了一种碳纤维增强复合材料的制备方法，所述方法使用所述的制备装置，包括如下步骤：

组装所述制备装置，将与铜包覆层7的上端置于外坩埚1与内坩埚2之间，下端与连铸筒盘25对齐进行支撑；

将第一铝合金丝20通过第一水平送丝轧辊20-1、第一导向轮20-2、第一垂直送丝轧辊20-3送入内坩埚2所在方向，并运动至第一缠绕机构18中的第一齿轮32上方后停止运动；然后将第一碳纤维辊33上的第一碳纤维9、第二纤维辊37和第三碳纤维辊46上的第二碳纤维10通过铝合金环固定到第一铝合金丝20上；

将第二铝合金丝21通过第二水平送丝轧辊21-1、第二导线轮21-2、第二垂直送丝轧辊21-3送入内坩埚2所在方向，并运动至第二缠绕机构19中的第一齿轮32上方后停止运动；然后将第一碳纤维辊33上的第一碳纤维9、第二纤维辊37和第三碳纤维辊46上的第二碳纤维10通过铝合金环固定到第二铝合金丝21上；

将第三铝合金丝22通过第三水平送丝轧辊22-1、第三导线轮22-2、第三垂直送丝轧辊22-3送入内坩埚2方向，然后停止第三铝合金丝22的运动；

驱动连铸杆28，使连铸筒盘25和连铸盘26上升至其上表面与外坩埚1底部平齐；然后启动第一水平送丝轧辊20-1、第一导向轮20-2、第一垂直送丝轧辊20-3使得第一铝合金丝20向内坩埚2所在方向运动，同时启动第一缠绕机构18，使得在第一铝合金丝20的运动过程中将第一碳纤维9螺旋缠绕在第一铝合金丝20上，同时两根第二碳纤维10交替沿着第一铝合金丝20运动方向夹持第一碳纤维9，直至插入第一铝合金丝20下方的第一隔热管3中；同时启动第二水平送丝轧辊21-1、第二导线轮21-2、第二垂直送丝轧辊21-3使得第二铝合金丝21向内坩埚2所在方向运动，同时启动第二缠绕机构19使得第二铝合金丝21的运动过程中将第一碳纤维9螺旋缠绕在第二铝合金丝21上，同时两根第二碳纤维10交替沿着第二铝合金丝21运动方向夹第一持碳纤维9，，如图4所示，直至第二铝合金丝21下方的插入第二隔热管中；

在整个缠绕的初始状态，第一碳纤维辊33位于第二齿轮32的左侧，第二缠绕升降杆43位于最下位置，第一缠绕升降杆41位于右侧且处于最上位置；第一碳纤维辊33上的第一碳纤维9缠绕在铝合金丝上，并压住第二纤维辊37上的第二碳纤维10，而此时第二缠绕升降杆43因为处于最下位置，使得第一碳纤维辊33上第一碳纤维9未压住第三碳纤维辊46上的第二碳纤维10；随着第一齿轮32向另一个半圈的转动，第二纤维辊37向下运动，使得其继续压紧上半圈第一碳纤维9，同时第三碳纤维辊46向上运动，使得其上的第二碳纤维10逐渐与铝合金丝平行，当第一齿轮32刚好转完下半圈的时候，第一碳纤维辊33上的第一碳纤维9刚好压住第三碳纤维辊46上的第二碳纤维10，此时第二纤维辊37位于最下位置，其上的第二碳纤维10未被第一碳纤维9压住；

随着第一齿轮32的转动，第一碳纤维9不断的缠绕在铝合金丝上，同时第二纤维辊37和第三碳纤维辊46一上一下的运动下实现第二碳纤维10沿着铝合金丝的方法交叉缠绕沿铝合金丝做螺旋运动的第一碳纤维9；

直至缠绕第一碳纤维9和第二碳纤维10的第一铝合金丝20和第二铝合金丝21接触连铸盘26，然后停止第一铝合金丝20和第二铝合金丝21及第一缠绕机构18和第二缠绕机构19的运动；将石膏浆注入到连铸盘26上，覆盖第一铝合金丝20和第二铝合金丝21；然后，启动内加热丝11对石膏浆加热固化，待其干燥以后，启动主加热丝4、内加热丝11、辅助加热丝15、行波磁场发生器29，使得初始铜管材部分发生熔化，行波磁场发生器29向下施加行波磁场，如图5所示；

启动第三水平送丝轧辊22-1、第三导线轮22-2、第三垂直送丝轧辊22-3，将第三铝合金丝22送入内加热丝11内部，使其熔化滴入铜包覆层7中心，待铝合金熔体6液面稳定并铺满初始铜管材后；不断向熔炼坩埚16投入铜料17，使其熔化不断滴入外坩埚1与内坩埚2中间；启动第一合金丝20和第二铝合金丝21及第一缠绕机构18和第二缠绕机构19的运动，同时通过连铸筒驱动和连铸杆驱动，分别通过连铸支撑筒27和连铸杆28带动连铸筒盘25和连铸盘26向下运动；随着第一铝合金丝20和第二铝合金丝21进入铝合金熔体6并发生熔化，由于螺旋状的第一碳纤维9被两根第二碳纤维10交替夹持不会溃散且不会一起漂浮至铝合金熔体6的上表面，同时在向下行波磁场的作用下，进一步抑制了碳纤维的漂浮；

随着上述运动，在冷凝器7-1的作用下初始铜管材的熔化部分不断进入冷区，并发生凝固，形成铜包覆层7；初始铜管材内的铝合金熔体6也随着连铸盘26向下运动，在初始铜管材发生凝固形成铝合金芯8，随着铜包覆层7的形成，最终铝合金熔体6将在铜包覆层7形成包含螺旋状的第一碳纤维9并伴随两根第一碳纤维10的铝合金芯8，最终形成铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料；

待整个工艺制备完毕后，停止第一铝合金丝20、第二铝合金丝21、第三铝合金丝22、第一缠绕机构18、第二缠绕机构19的运动，停止主加热丝4、内加热丝11、辅助加热丝15以及行波磁场发生器29；切断第一铝合金丝20、第二铝合金丝21以及第三铝合金丝22，取出铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料；后续对铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料进行拉拔，螺旋装的第二碳纤维9逐渐变直，在铜包铝线材中形成续碳纤维增强体；而第二碳纤维10被拉断，在铜包铝线材中形成间断碳纤维增强体。

进一步的，在制备的过程中，不断向熔炼坩埚16投入铜料17使得外坩埚1与内坩埚2中铜包覆熔体5导致的液面上升的速度与第一铝合金丝20、第二铝合金丝21以及第三铝合金丝22进入铝合金熔体6导致其的上升速度相同。第一铝合金丝20、第二铝合金丝21会在内坩埚2过程中，被第一导线轮20-2和第二导线轮21-2压制出一些螺旋条纹，用于嵌住第一碳纤维9。

本申请所述装置和方法通过缠绕机构在铝合金丝上缠绕螺旋碳纤维，通过直线碳纤维的交替缠绕，约束螺旋碳纤维，并将其送至铜包铝连铸系统中。在装置中铝合金的凝固区域施加向下的行波磁场，抑制铝合金丝熔化后螺旋碳纤维的集中上浮，通过铝熔体的定向凝固，将螺旋碳纤维凝固在铝合金芯中，伴随着铜包覆层的凝固实现铜包铝连续碳纤维增强复合材料坯料的连铸。