[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

• 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

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。