[發明專利]鋁復合材料的制造方法

無效

• 申請號: 200580045225.8
• 申請日: 2005-12-28
• 公開（公告）號: CN101090788A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 岡庭茂;青山茂樹;西山俊正;北浩明
• 申請（專利權）人: 日本輕金屬株式會社;日輕金ACT株式會社
• 主分類號: B22F3/24
• 分類號: B22F3/24;B22F3/14;B22F7/08;C22C1/05
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王達佐;韓克飛

技術領域

本發明總體涉及鋁復合材料的制造方法，更具體地涉及至少一種性質優異的鋁復合材料的制造，所述性質例如塑性可加工性、導熱性、室溫或高溫下的強度、高剛性、中子吸收能力、耐磨性或低的熱膨脹性。

背景技術

當使用粉末冶金法制造含有作為基相的鋁的復合材料時，將作為加強材料的陶瓷顆粒A1₂O₃、SiC或B₄C、BN、氮化鋁和氮化硅混合到形成基相的鋁粉中，然后將該混合粉末裝入到罐中并且冷壓等，然后脫氣或燒結以形成期望的形狀。燒結法包括簡單加熱法、諸如熱壓的加熱壓縮法、諸如熱擠壓的通過熱塑加工的加壓燒結法、熱鍛和熱軋、壓縮時通電的燒結方法以及這些方法的組合。此外，燒結和脫氣能夠同時進行。

專利文獻1：JP?2001-329302?A

發明公開

本發明解決的問題

近年來，已經開發出了鋁復合材料，不僅由于其強度，而且還用于需要高楊氏模量、高耐磨性、低的熱膨脹性以及輻射吸收能力的其它用途。通常，能夠通過增加具有所需功能的陶瓷的含量來增加每一功能，但是簡單地增加含量能夠嚴重降低塑性可工作性，例如燒結能力、擠壓能力、軋制能力和鍛造能力。

因此，已經設想預成形陶瓷的方法，使用鋁合金熔融物浸漬、然后將高濃度陶瓷均勻地分散于基相中，但是由于熔融物不充分的浸透以及固化過程中形成收縮，此方法具有可能出現缺陷的缺點。

考慮到上述情況開發了本發明，并且本發明的目的是提供能夠容易地制造含有高陶瓷含量的鋁復合材料的方法，所述高陶瓷含量例如是10％質量比。

本發明的另一目的是提供通過使用金屬板材覆蓋鋁-陶瓷復合材料而更加易于塑性加工的鋁復合材料的制造方法。

本發明的另一目的是提供當對覆層鋁-陶瓷復合材料進行軋制時，能夠可靠地防止裂縫等產生的鋁復合材料的制造方法。

本發明的另一目的是提供能夠實現高生產率的鋁復合材料的制造方法。

為了本說明書的目的，鋁既指鋁合金又指純鋁。

此外，本發明的制造方法不限于制造具有高含量加強材料的鋁復合材料，并且還能夠用于制造具有低含量加強材料的鋁復合合金，所述低含量例如0.5％質量比。

解決問題的方法

制造本發明鋁復合材料的方法，其特征在于所述方法包括(a)混合鋁粉和陶瓷顆粒以制備混合材料的步驟；(b)電流加壓燒結所述混合材料和金屬板材以形成覆層材料的步驟，其中金屬板材覆蓋燒結體；以及(c)將所述覆層材料進行塑性加工以得到鋁復合材料的步驟。

通常，陶瓷顆粒比鋁硬得多。因此，當塑性加工含有大量陶瓷顆粒的鋁粉燒結體時，表面上的陶瓷顆粒能夠是損傷的原點，并造成塑性加工材料中出現裂縫。此外，它們能夠引起擠壓模、軋輥、鍛模等的磨損。然而，在本發明中，在塑性加工步驟之前，使用金屬板材覆蓋鋁粉和陶瓷顆粒的混合材料、電流加壓燒結，然后使用金屬板材覆層含有陶瓷的鋁燒結體的表面，然后在該狀態下進行塑性加工。使用該方法，表面上將不存在可能是損傷原點或磨損沖模等的陶瓷顆粒，因此形成良好的塑性加工材料。此外，通過電流加壓燒結的方法使含有陶瓷的鋁粉被金屬板材覆層，因而在含有陶瓷的鋁材和金屬板材之間存在緊密的接觸，從而在含有陶瓷的鋁材和金屬板材之間提供良好的導熱性和導電性。此外，即使進行熱塑性加工，也不會在金屬板材和含有陶瓷的鋁材之間出現缺陷，因此無需在熱塑性加工后分離金屬板材。

在本發明的優選實施方案中，上述步驟(b)包括將上述的混合材料以與金屬板材接觸的狀態和金屬板材一起裝入到成形模中，并且進行電流加壓燒結同時使用沖頭進行壓縮并施加電壓。此處，這可能涉及在一對金屬板材之間夾入所述的混合材料、在成形模中裝入被沖頭壓緊的金屬板材以及壓縮混合材料和金屬板材，或者作為另一方法，將混合粉末置于具有與底部板材相對的蓋板材的金屬容器中，在成形模中裝入具有被沖頭壓緊的底部板材和蓋板材，并壓縮混合材料和容器。

在本發明的另一優選實施方案中，上述步驟(b)可以涉及制造混合材料和金屬板材的至少兩個組合體并且對以堆積狀態裝入成形模中的的上述至少兩個組合體進行電流加壓燒結，以同時成形至少兩個覆層材料，并且該方法能夠顯著提高生產率。此處，與沖頭運動方向垂直的至少一個間隔部件能夠分隔成形模中的接收空間以限定至少兩個間隔間，將上述的至少兩個組合體裝入到上述至少兩個間隔間中以進行電流加壓燒結。