[發明專利]一種多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611236978.3
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106756159B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 王健;楊劍;王軍鋒;梁秋實;茍醒;陳隆輝;馬書旺;楊志民
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C21/00;C22C27/04;B22F1/02;B22F3/15
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明屬于多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料制備技術領域，具體涉及一種多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料的制備方法。本發明利用高能球磨?低能混合?熱等靜壓的工藝制備了多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料。該復合材料以Al為基體，Al?W團聚體為增強相，形成團簇結構，團簇之間的基體材料具有較大的變形區，改善了以往Al?W復合材料中鎢增強相彌散分布的現象，提高了復合材料的塑性，改善了Al?W界面結合性，團簇表面粗糙狀態也提高了團簇與基體的界面結合力，提高了復合材料的綜合性能。該復合材料具有致密度高、強度高、塑性好以及使用溫度高等優點，是一種輕質高強復合材料，具有較大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料制備技術領域，具體涉及一種多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

顆粒增強鋁基復合材料兼具基體和增強相的優點，具有較高的比強度和彈性模量、良好的導電性和導熱性、低密度等優點，在航空、航天、汽車和電子等領域有著廣泛的應用。金屬鎢具有高熔點、高硬度、化學性質穩定等優點，與陶瓷增強相相比，又具有良好的導電性以及與基體的相容性。鎢顆粒增強鋁基復合材料是一種耐高溫、高強度、高耐磨的輕質結構功能一體化材料，極具應用潛力和實用價值。

由于鋁和鎢的熔點和密度差別較大(鎢熔點3422℃，密度19.35g/cm³；鋁的熔點660℃，沸點2467℃，密度2.7g/cm³)，常規的金屬基復合材料制備方法，如攪拌鑄造法和熔鑄法，無法獲得組織致密的鎢顆粒增強鋁基復合材料，這些方法并不適用于基體和增強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鋁基復合材料，復合材料強度較高，但是由于增強相在基體中彌散分散，導致復合材料的塑性較差，Al-W界面結合性差也影響了復合材料的強度，限制了復合材料的進一步應用。

發明內容

本發明的目的是提出一種多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，具體技術方案如下：

一種多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，具體包括如下步驟：

1)將鎢粉和鋁粉混合后進行球磨，得到鋁包覆的鎢顆粒團簇復合粉末；

2)將步驟1)中的鋁包覆的鎢顆粒團簇復合粉末和鋁粉混合，得到復合粉體；

3)將步驟2)中的復合粉體裝在鋁制包套中，振實，真空加熱除氣并封口；

4)熱等靜壓燒結步驟3)中的復合粉體，之后去除表面鋁制包套，即得到多級結構鎢顆粒增強鋁基復合材料。

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)中鎢粉的質量百分比為40～80％，鋁粉的質量百分比為60～20％。

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

步驟1)中球磨采用行星式球磨機，在真空或氬氣保護條件下進行，磨球與粉末的重量比為(3:1)～(10:1)，轉速300～500轉/min，球磨時間4～40h。

步驟2)中混合采用雙錐混料機，在氬氣保護的條件下進行，磨球與粉末的重量比為(1:1)～(3:1)，混合時間為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)中熱等靜壓燒結的條件為：升溫速率不大于10℃/min，燒結溫度為500～550℃，壓力為100～200MPa，保溫時間為2～4h。