[發明專利]一種三維網狀金屬基鈦硅碳復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710039916.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106868331B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 周超蘭;李烈軍;倪東惠;魯艷軍;陳紫默
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C29/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種三維網狀金屬基鈦硅碳復合材料的制備方法，包括步驟：1）將鋁合金塊體材料放入甩帶機中加熱至鋁塊處于熔融狀態，利用氣壓差，在高速旋轉的銅輪上進行冷卻凝固，形成細晶鋁薄帶；2）將鋁合金薄帶剪成薄片，根據選取的鈦硅碳預制件的孔隙率計算出所需鋁薄片的質量；3）將所述鈦硅碳預制件放入剛玉坩堝中采用埋粉法用鋁合金薄帶進行鋪埋；4）放入真空熱壓爐中，以1~30℃/min的升溫速度升溫至500~1500℃，保溫0.1~5h后隨爐冷卻。本發明可制備出致密度超過92.5%的三維網狀金屬基鈦硅碳復合材料，工藝簡單、成本低，對實驗設備要求低，利于工業化生產。

技術領域

本發明涉及鋁基陶瓷復合材料的制備領域，具體涉及一種力學性能較好的三維網狀金屬基鈦硅碳復合材料的制備方法。

背景技術

鋁合金為Al-Mg-Si系合金，Al-Mg-Si系鋁合金可通過熱處理進行強化，并具有密度低、塑性好、耐腐性好等特點，被廣泛應用在軌道交通、汽車工業及輕工業等領域。但是隨著技術的發展以及人們對材料的要求日益提高，鋁合金的力學性能、耐磨性能相對較差等缺點限制了它的發展。鈦硅碳是一種典型的MAX相化合物，它兼具了陶瓷和金屬材料的優點，包括質輕、熱穩定性和化學穩定性好，良機械加工性和耐熱沖擊性，耐磨以及自潤滑性等優點。將上述兩種材料復合，可以顯著提高鋁合金的力學性能和耐磨性能。

發明內容

本發明旨在解決的技術問題包括：無壓熔滲工藝對生產設備要求低，經甩帶處理后的鋁合金薄帶較鋁合金塊體在潤濕性方面有了很大的提升，從而降低了鋁合金的熔滲溫度，節約生產成本，并且所制備的產品致密度很高，對預制件孔隙率沒有限制，適用性強。

本發明可通過如下技術方案實現：

一種三維網狀金屬基鈦硅碳復合材料的制備方法， 包括步驟：

1）將鋁合金塊體材料放入甩帶機中加熱至鋁塊處于熔融狀態，利用氣壓差，在高速旋轉的銅輪上進行冷卻凝固，形成細晶鋁薄帶；

2）將鋁合金薄帶剪成薄片，根據選取的鈦硅碳預制件的孔隙率計算出所需鋁薄片的質量；

3）將所述鈦硅碳預制件放入剛玉坩堝中采用埋粉法用鋁合金薄帶進行鋪埋；

4）放入真空熱壓爐中，待爐內呈高真空狀態時，以1~30℃/min的升溫速度升溫至500~1500℃，保溫0.1~5h后隨爐冷卻。

進一步地，所述步驟3）具體包括：

將一部分鋁薄片鋪滿剛玉坩堝底部，再將鈦硅碳預制件放于剛玉坩堝，最后用剩下的鋁薄片將骨架完全蓋滿。

進一步地，所述鈦硅碳預制件的孔隙率為20 %~60 %。

進一步地，步驟1）中，所述的氣壓差為0.01~0.1 MPa。

進一步地，步驟1）中，所述銅輪的旋轉線速度為10~50m/s。

本發明將經甩帶法制備的鋁合金薄帶作為熔滲材料，采用埋粉法將多孔鈦硅碳陶瓷預制件埋入鋁合金薄帶中，制備出三維網狀鈦硅碳增強鋁基復合材料。所制備出的高致密度三維網狀鈦硅碳增強鋁基復合材料力學性能較單一材料有明顯提高。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

（1）經甩帶法制備成鋁合金薄帶后，材料的熔點下降且潤濕性明顯增強。

（2）生產設備簡單，燒結工藝簡單。

（3）對預制件孔隙率限制少，不同孔隙率的預制件均能得到高致密度的三維網狀鈦硅碳增強鋁基復合材料，說明該工藝穩定，利于產品的批量化生產。

附圖說明

圖1本發明實施例的三維網狀鈦硅碳增強鋁基復合材料的壓縮曲線圖。