[發明專利]一種石墨增強鋁基復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201410754129.1
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104651655A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 張志蓮
• 申請（專利權）人: 張志蓮
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C21/08
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明屬于耐磨損材料制備領域。

背景技術

顆粒增強鋁基復合材料由于其優良的性能和比纖維增強鋁基復合材料的成本低得多，近年來成為人們研究的熱點。石墨顆粒增強鋁基復合材料綜合了石墨和鋁各自的優點，具有較高的比強度、比剛度，兼有適當的摩擦系數及高的耐磨性和低的熱膨脹系數等優良的物理力學性能。主要應用于液壓油泵、汽車內燃機活塞、壓縮機滑片、汽缸壁、汽車輪轂、滑動軸承的摩擦副零件等耐磨減摩的應用場合，不僅涉及傳統的軍用及航空航天領域，而且是民用汽車工業和其他耐磨損場合的潛在材料之一，具有廣闊的應用前景．石墨鋁基復合材料的制備方法有多種，目前國內外主要采用擠壓鑄造、壓力浸滲，半固態攪拌等工藝，這些方法的制備溫度都在鋁的熔點以上，復合材料中的石墨會有不同程度的上浮現象，使得石墨顆粒在鋁基體中較難均勻分散。

發明內容

本發明的目的是提供一種解決石墨顆粒分散不均勻的石墨增強鋁基復合材料制備方法。

本發明通過以下技術方案予以實現：一種石墨增強鋁基復合材料制備方法，以Al-0.7Si-1.2Mg合金作為基體，其成分為：SiO.7％，Mg1.2％，Al余量，石墨質量分數為20％，按比例稱量Al粉、Si粉、Mg粉末，連同石墨顆粒直接裝入球磨罐中，在高純氮氣保護下球磨4h，混好的配料裝入直徑25mm的石墨模具，冷壓后再真空干燥除氣，并快速升溫熱壓，熱壓溫度為610～620℃，保溫時間10min，壓力為20MPa，一次熱壓后的樣品脫模后，再裝入直徑30mm的石墨模具內進行二次熱壓，熱壓溫度為610～620℃，保溫10min，壓力為30MPa，得到樣品進行T6熱處理，525℃固溶4h，170℃時效10h，得到成品。

所述Al粉、Si粉、Mg粉和石墨顆粒．原始粉末純度均大于99.0％，鋁粉的平均粒度為80μm，石墨顆粒純度大于99.85%，顆粒度(≤30μm)≥95％。

本發明具有如下有益效果：

該制備方法在低于鋁的熔點溫度下制得顆粒均勻分散且致密度較大的復合材料，制得的復合材料摩擦系數為0.17，磨損率為0.5×10^-3～2.1×10^-3mm³/m。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

具體實施例：提供的Al粉、Si粉、Mg粉和石墨顆粒．原始粉末純度均大于99.0％，鋁粉的平均粒度為80μm，石墨顆粒純度大于99.85%，顆粒度(≤30μm)≥95％。

以Al-0.7Si-1.2Mg合金作為基體，其成分為：SiO.7％，Mg1.2％，Al余量，石墨質量分數為20％，按比例稱量Al粉、Si粉、Mg粉末，連同石墨顆粒直接裝入球磨罐中，在高純氮氣保護下球磨4h，混好的配料裝入直徑25mm的石墨模具，冷壓后再真空干燥除氣，并快速升溫熱壓，熱壓溫度為610～620℃，保溫時間10min，壓力為20MPa，一次熱壓后的樣品脫模后，再裝入直徑30mm的石墨模具內進行二次熱壓，熱壓溫度為610～620℃，保溫10min，壓力為30MPa，得到樣品進行T6熱處理，525℃固溶4h，170℃時效10h，得到成品。

對復合材料進行顯微組織觀察，可以看出復合材料具有均勻一致的組織結構，石墨顆粒分布均勻，無明顯孔洞和夾雜等缺陷，樣品具有較高的相對密度，在96%以上，因此添加Mg粉有效地增強了石墨和鋁之間的濕潤性，并且采用快速升溫二次熱壓法可以制備組織結構均勻的石墨鋁基復合材料。

在PCD-300A摩擦磨損表面形貌測試儀上對制備的復合材料進行摩擦磨損實驗，得到復合材料摩擦系數為0.17，其磨損率為0.5×10^-3～2.1×10^-3mm³/m。

本發明所述方法，在基體合金粉末中直接添加Mg粉以增強石墨與鋁之間的潤濕性，解決了石墨顆粒分散不均勻的，制備的復合材料具有較低的摩擦系數和磨損率。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。