[發(fā)明專(zhuān)利]SiCp顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310204342.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103266242A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐春杰;鄧新科;代盼;趙敬忠;張忠明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/00;C22C1/05
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料，本發(fā)明還涉及SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是航空航天、汽車(chē)、能源、交通運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能提出了越來(lái)越高的要求，既要求材料具有優(yōu)異的綜合性能如低密度、高強(qiáng)度、高塑性、高韌性、高耐磨性、高阻尼性能和良好的抗疲勞性能等，又要求能夠在高溫、高壓、強(qiáng)烈腐蝕及輻照等極端環(huán)境條件下服役。傳統(tǒng)的單一材料往往不能兼顧滿(mǎn)足上述要求。因此必須將兩種或兩種以上組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理及化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)結(jié)合在一起，形成新的多相或多復(fù)合體的材料，即復(fù)合材料，使之既可保留原有組分材料的優(yōu)點(diǎn)，又能具有某些新的性能，從而適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的需求。

SiC_p顆粒具有高硬度、高模量及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在金屬基復(fù)合材料制備中，做為增強(qiáng)相而被廣泛應(yīng)用。SiC_p顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料兼具有鋁合金的韌性、延展性和SiC_p顆粒高硬度、高剛度、耐磨及耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，具有高比強(qiáng)度和比剛度、耐磨耐疲勞、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高屈服強(qiáng)度、良好的尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性、優(yōu)異的力學(xué)性能，在航空航天、軍事領(lǐng)域及汽車(chē)、電子儀表等行業(yè)中具有巨大的應(yīng)用前景。

目前，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備研究主要有粉末冶金法、攪拌鑄造法、原位生成法及浸滲法，這些方法均獲得了良好的效果和性能，但是也存在各種問(wèn)題。粉末冶金法時(shí)由于要經(jīng)過(guò)壓坯和燒結(jié)工藝，不僅生產(chǎn)成本高，而且無(wú)法完全排除顆粒之間的孔隙或氣體，最終獲得的復(fù)合材料不夠致密而存在一定比例的孔隙，或者由于強(qiáng)化顆粒相的比重差異造成復(fù)合材料存在一定宏觀偏析或復(fù)合體團(tuán)聚現(xiàn)象，使材料的性能存在一定差異；攪拌鑄造法生產(chǎn)成本低，但是由于增強(qiáng)體的顆粒較小比表面積大，加入時(shí)不僅容易爆炸，而且鑄造過(guò)程中極易產(chǎn)生偏聚，組織粗大，性能較低，不能穩(wěn)定獲得一定體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料，尤其是不能穩(wěn)定獲得高體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；原位生成法成本也較低，但同樣不能滿(mǎn)足高體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料的制備需求，組織晶粒尺寸較大，也較難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；浸滲法在一定程度上能解決上述缺陷，但是工藝復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料，解決了現(xiàn)有材料強(qiáng)度低和耐磨性差的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的是提供上述SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料的制備方法，解決了現(xiàn)有方法制備得到的復(fù)合材料組織晶粒較大的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料，按體積百分比由以下組分組成：SiC_p顆粒2.5-25%，其余為快速凝固鋁合金或純鋁粉體。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

SiC_p顆粒粒度尺寸為0.1-2μm，快速凝固鋁合金或純鋁粉體的粒度尺寸小于2μm。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，上述SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，按體積比分別稱(chēng)取以下組分：SiC_p顆粒2.5-25%，其余為快速凝固鋁合金或純鋁粉體，SiC_p顆粒粒度尺寸為0.1-2μm，快速凝固鋁合金或純鋁粉體的粒度尺寸小于2μm；

步驟2，將SiC_p顆粒經(jīng)過(guò)高溫氧化和酸洗后用去離子水清洗并烘干，然后與快速凝固鋁合金或純鋁粉體經(jīng)過(guò)混粉后干燥得到高能混粉，最后將高能混粉依次經(jīng)過(guò)往復(fù)擠壓和普通正擠壓，得到SiC_p顆粒增強(qiáng)快速凝固鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟2中高溫氧化是將SiC_p顆粒在1100℃、氧化性氣氛中焙燒10h以上，使SiC_p顆粒表面氧化生成一層SiO₂膜。

步驟2中酸洗使用濃度為5-20%的HF溶液對(duì)高溫氧化后的SiC_p顆粒進(jìn)行清洗。

步驟2中烘干的溫度為120-180℃，干燥的溫度為60-150℃。