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[發(fā)明專利]一種多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201611236978.3 申請(qǐng)日: 2016-12-28
公開(公告)號(hào): CN106756159B 公開(公告)日: 2018-06-15
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 王健;楊劍;王軍鋒;梁秋實(shí);茍醒;陳隆輝;馬書旺;楊志民 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 北京有色金屬研究總院
主分類號(hào): C22C1/04 分類號(hào): C22C1/04;C22C21/00;C22C27/04;B22F1/02;B22F3/15
代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 代理人: 陳波
地址: 100088 *** 國(guó)省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 復(fù)合材料 增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 多級(jí)結(jié)構(gòu) 鎢顆粒 團(tuán)簇 增強(qiáng)相 制備 致密 表面粗糙狀態(tài) 制備技術(shù)領(lǐng)域 界面結(jié)合力 界面結(jié)合性 高能球磨 工藝制備 基體材料 彌散分布 輕質(zhì)高強(qiáng) 熱等靜壓 團(tuán)簇結(jié)構(gòu) 應(yīng)用潛力 綜合性能 變形區(qū) 團(tuán)聚體
【說(shuō)明書】:

本發(fā)明屬于多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明利用高能球磨?低能混合?熱等靜壓的工藝制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。該復(fù)合材料以Al為基體,Al?W團(tuán)聚體為增強(qiáng)相,形成團(tuán)簇結(jié)構(gòu),團(tuán)簇之間的基體材料具有較大的變形區(qū),改善了以往Al?W復(fù)合材料中鎢增強(qiáng)相彌散分布的現(xiàn)象,提高了復(fù)合材料的塑性,改善了Al?W界面結(jié)合性,團(tuán)簇表面粗糙狀態(tài)也提高了團(tuán)簇與基體的界面結(jié)合力,提高了復(fù)合材料的綜合性能。該復(fù)合材料具有致密度高、強(qiáng)度高、塑性好以及使用溫度高等優(yōu)點(diǎn),是一種輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料,具有較大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料兼具基體和增強(qiáng)相的優(yōu)點(diǎn),具有較高的比強(qiáng)度和彈性模量、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、低密度等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天、汽車和電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。金屬鎢具有高熔點(diǎn)、高硬度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),與陶瓷增強(qiáng)相相比,又具有良好的導(dǎo)電性以及與基體的相容性。鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是一種耐高溫、高強(qiáng)度、高耐磨的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)功能一體化材料,極具應(yīng)用潛力和實(shí)用價(jià)值。

由于鋁和鎢的熔點(diǎn)和密度差別較大(鎢熔點(diǎn)3422℃,密度19.35g/cm3;鋁的熔點(diǎn)660℃,沸點(diǎn)2467℃,密度2.7g/cm3),常規(guī)的金屬基復(fù)合材料制備方法,如攪拌鑄造法和熔鑄法,無(wú)法獲得組織致密的鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,這些方法并不適用于基體和增強(qiáng)相密度差別較大的材料。專利CN105401001A提出采用粉末冶金法制備鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,復(fù)合材料強(qiáng)度較高,但是由于增強(qiáng)相在基體中彌散分散,導(dǎo)致復(fù)合材料的塑性較差,Al-W界面結(jié)合性差也影響了復(fù)合材料的強(qiáng)度,限制了復(fù)合材料的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法,具體技術(shù)方案如下:

一種多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法,具體包括如下步驟:

1)將鎢粉和鋁粉混合后進(jìn)行球磨,得到鋁包覆的鎢顆粒團(tuán)簇復(fù)合粉末;

2)將步驟1)中的鋁包覆的鎢顆粒團(tuán)簇復(fù)合粉末和鋁粉混合,得到復(fù)合粉體;

3)將步驟2)中的復(fù)合粉體裝在鋁制包套中,振實(shí),真空加熱除氣并封口;

4)熱等靜壓燒結(jié)步驟3)中的復(fù)合粉體,之后去除表面鋁制包套,即得到多級(jí)結(jié)構(gòu)鎢顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

步驟1)中鎢粉純度大于99%,粒徑為2~12μm。

所述鋁粉為純度大于99%的鋁粉,粒徑為4~200μm。

步驟1)中鎢粉的質(zhì)量百分比為40~80%,鋁粉的質(zhì)量百分比為60~20%。

步驟2)中鋁包覆的鎢顆粒團(tuán)簇復(fù)合粉末的質(zhì)量百分比為12.5~70%,鋁粉的質(zhì)量百分比為87.5~30%。

步驟1)中球磨采用行星式球磨機(jī),在真空或氬氣保護(hù)條件下進(jìn)行,磨球與粉末的重量比為(3:1)~(10:1),轉(zhuǎn)速300~500轉(zhuǎn)/min,球磨時(shí)間4~40h。

步驟2)中混合采用雙錐混料機(jī),在氬氣保護(hù)的條件下進(jìn)行,磨球與粉末的重量比為(1:1)~(3:1),混合時(shí)間為8~24h。

步驟3)中真空加熱除氣條件:加熱溫度400~450℃,真空度低于1×10-3Pa。

步驟4)中熱等靜壓燒結(jié)的條件為:升溫速率不大于10℃/min,燒結(jié)溫度為500~550℃,壓力為100~200MPa,保溫時(shí)間為2~4h。

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