[發明專利]鋁基復合材料及其制造方法

無效

• 申請號: 200580046291.7
• 申請日: 2005-10-26
• 公開（公告）號: CN101098975A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 高野拓樹;莊子廣人;井手籠隆
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C47/04;C22C47/10;C22C49/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭

技術領域

本發明涉及鋁基復合材料及其制造方法，所述鋁基復合材料以鋁合金為母材，該母材中含有增強材料，所述增強材料由氧化鋁顆粒或氧化鋁纖維形成。

背景技術

為了提高金屬材料的特性，使用在作為母材的金屬材料中含有增強材料的復合材料。在該復合材料中，有母材為鋁(Al)、增強材料為氧化鋁(Al₂O₃)顆粒的鋁基復合材料。

作為制造鋁基復合材料的方法，例如在日本專利第2998828號公報中提出了使鋁合金滲透到多孔成形體中的方法。

根據上述公報中公開的制造方法，首先，將由氧化鋁(Al₂O₃)顆粒形成的多孔成形體放置于鋁(Al)塊上，在該多孔成形體附近放有鎂(Mg)，然后加熱到900℃。通過該加熱，使鋁塊熔融、鎂升華。

接著，保持于氮氣(N₂)氣氛中，使氮氣與鎂反應，生成氮化鎂(Mg₃N₂)。利用生成的Mg₃N₂還原多孔成形體表面的Al₂O₃，使鋁暴露在多孔成形體表面。

使熔融的鋁滲透到該多孔成形體內的空間，從而得到鋁基復合材料。

對于該鋁基復合材料等復合材料，金屬材料中含有的增強材料有可能與金屬材料中的元素發生化學反應。若增強材料與金屬材料中的元素發生化學反應，則增強材料的形狀改變，難以維持作為復合材料的強度。

作為應對辦法，例如在日本特開2001-316785號公報中提出了在增強材料的表面上具有尖晶石層的復合材料的制造方法。

根據上述日本特開2001-316785號公報中公開的制造方法，將硼酸鋁晶須(whiker)(四國化成工業公司制造)用作增強材料，首先，在增強材料的表面覆蓋鎂(Mg)。

接著，在真空狀態下，加熱到500℃～1200℃，將該加熱繼續0.5小時～3小時。

增強材料與鎂發生化學反應，生成在增強材料的表面上形成有尖晶石層的復合材料。通過在增強材料的表面上形成尖晶石層，防止金屬材料中所含的增強材料與金屬材料中的元素發生化學反應。由此，能夠防止因化學反應導致增強材料的形狀改變，從而可以維持作為復合材料的強度。

如上所述，日本特開2001-316785號公報的制造方法公開了將所述硼酸鋁晶須用作增強材料的復合材料。該硼酸鋁作為易于形成尖晶石的材料是眾所周知的。

因此，在上述制造方法中，在不使用硼酸鋁而使用氧化鋁作為增強材料時，不能在增強材料的表面上形成尖晶石層。因此認為，在將氧化鋁用作增強材料的復合材料中，增強材料與金屬材料中的元素接觸而發生了化學反應，從而難以維持作為復合材料的特性。

此外，在日本特開2001-316785號公報中公開的制造方法中，在使熔融的鋁合金滲入(滲透)到增強材料之間的間隙中時，有可能無法在鋁合金和尖晶石層之間保持充分的潤濕性。

因此，在鋁基復合材料的內部產生缺陷(即空隙)，導致鋁基復合材料有可能部分變脆。

于是，期望一種能夠提高將氧化鋁用作增強材料的復合材料的特性的技術。

發明內容

本發明提供一種鋁基復合材料，該鋁基復合材料是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒或氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包含形成于所述增強材料表面的尖晶石層以及形成于該尖晶石層表面的氮化鋁層。

由增強材料和氮化鎂(Mg₃N₂)形成的尖晶石層、形成該尖晶石層時產生的氮氣與鋁合金的熔液發生反應，形成氮化鋁，所以鋁合金和增強材料之間的密合性提高。即，通過在尖晶石層的表面形成氮化鋁層，能夠使鋁合金非常良好地與增強材料的表面密合。

此處，為了使鋁合金含有增強材料，采用使熔融的鋁合金(熔液)滲透到增強材料之間的間隙中的方法。此時，鋁合金與增強材料接觸，鋁合金的成分有可能與增強材料反應。

于是，在使鋁合金的熔液滲透到增強材料之間的間隙之前，在增強材料的表面均勻地形成尖晶石層，從而防止增強材料與鋁合金中的元素發生反應。由此，能夠維持將氧化鋁用作增強材料的復合材料的特性。