[發(fā)明專利]一種混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210259405.8
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102776420A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 王桂松;卡偉;羅陽;孫守龍;耿林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

非連續(xù)增強鋁基復合材料具有高比強度、高比模量、高導熱、低熱膨脹、耐磨、耐輻射等優(yōu)異的綜合性能，在航空、航天、空間、電子、信息、先進武器等高技術領域有巨大的應用潛力。然而非連續(xù)增強鋁基復合材料未能得到廣泛應用的主要原因是與傳統(tǒng)材料相比，由于增強相均勻分布于鋁基體中，導致復合材料的塑性低、韌性差。非連續(xù)增強鋁基復合材料的塑性與相應未增強基體合金相比，幾乎低了一個數(shù)量級。這使得非連續(xù)增強鋁基復合材料作為工程構件使用非常不安全，而且二次加工比較困難，從而在生產(chǎn)形狀較復雜的零部件時，大大增加了材料的成本。因此現(xiàn)有非連續(xù)增強鋁基復合材料存在塑性低和韌性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有非連續(xù)增強鋁基復合材料存在塑性低和韌性差的問題，而提出一種混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料的制備方法。

一種混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、球磨：將粒度為50nm~5μm的氧化鋯粉和粒度為50μm~200μm的鋁合金粉放入球磨罐中，然后在球料質(zhì)量比為(1~5):1和球磨轉(zhuǎn)速為50r/min~200r/min的條件下球磨時間為1h~8h，即得到混合粉末；二、冷壓：將混合粉末放入石墨模具中，然后在壓力為2MPa~10MPa下冷壓5min~20min；三、燒結：將冷壓后的混合粉末連同石墨模具放入真空熱壓爐中熱壓燒結，然后抽真空至真空度為0.001Pa~0.01Pa，再以升溫速率為5℃/min~20℃/min從室溫升溫至600℃~900℃，并在真空度為0.001Pa~0.01Pa、機械壓力為20MPa~60MPa和溫度為600℃~900℃下燒結10min~60min，然后隨爐冷卻至室溫，退模后即得到混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料；步驟一中所述的粒度為50nm~5μm的氧化鋯粉與粒度為50μm~200μm的鋁合金粉的體積比為1:(10~100)。

本發(fā)明優(yōu)點：一、本發(fā)明采用大尺寸鋁合金粉和細小氧化鋯粉為原料，采用低能球磨和粉末冶金相結合原位反應生成三維準連續(xù)網(wǎng)狀分布（Al₃Zr+Al₂O₃）混雜增強鋁基復合材料；解決現(xiàn)有非連續(xù)增強鋁基復合材料強度高、剛度高，但塑性低、韌性差的問題；二、本發(fā)明制備的混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料中的增強相通過原位反應制備，因而與鋁基體界面結合良好，界面無反應物，且增強相熱力學穩(wěn)定；而且增強相呈三維準連續(xù)網(wǎng)狀分布于鋁顆粒邊緣，類似骨架，起到很好的增強作用；三、本發(fā)明采用大比例的鋁基體則可以提供足夠的塑性和韌性，因而混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料具有既強且韌；四、本發(fā)明制備的混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料抗拉強度為180MPa~240MPa，延伸率為1%~2%，與現(xiàn)有非連續(xù)增強鋁基復合材料相比抗拉強度提高了50%～100%，延伸率提高了100%~300%。

附圖說明

圖1是試驗一制備混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料1000倍掃的SEM圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、球磨：將粒度為50nm~5μm的氧化鋯粉和粒度為50μm~200μm的鋁合金粉放入球磨罐中，然后在球料質(zhì)量比為(1~5):1和球磨轉(zhuǎn)速為50r/min~200r/min的條件下球磨時間為1h~8h，即得到混合粉末；二、冷壓：將混合粉末放入石墨模具中，然后在壓力為2MPa~10MPa下冷壓5min~20min；三、燒結：將冷壓后的混合粉末連同石墨模具放入真空熱壓爐中熱壓燒結，然后抽真空至真空度為0.001Pa~0.01Pa，再以升溫速率為5℃/min~20℃/min從室溫升溫至600℃~900℃，并在真空度為0.001Pa~0.01Pa、機械壓力為20MPa~60MPa和溫度為600℃~900℃下燒結10min~60min，然后隨爐冷卻至室溫，退模后即得到混雜增強三維準連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復合材料。

本實施方式步驟一中所述的粒度為50nm~5μm的氧化鋯粉與粒度為50μm~200μm的鋁合金粉的體積比為1:(10~100)。