[發(fā)明專利]一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710110297.0
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107042312A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市佳乾新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F7/02
• 分類號(hào): B22F7/02
• 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: 連平

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體的涉及一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

金屬基復(fù)合材料(MMCs)自20世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)就以其優(yōu)良的性能引發(fā)了人們的普遍關(guān)注。與其他材料相比，MMCs具有高比模量、高比強(qiáng)度、抗高溫蠕變性能好、耐磨性能好、耐熱性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、汽車(chē)、電子信息等諸多領(lǐng)域。金屬基復(fù)合材料大致上可以分為連續(xù)纖維增強(qiáng)(長(zhǎng)纖維、金屬絲等)、非連續(xù)體增強(qiáng)(包括顆粒、短纖維和晶須等)和層疊復(fù)合三大類。金屬基體包括鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金、高溫合金以及金屬間化合物等。

在傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料中，連續(xù)增強(qiáng)體增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能優(yōu)良，但纖維類增強(qiáng)體價(jià)格昂貴、制備工藝較為復(fù)雜，且制備出的復(fù)合材料性能各向異性明顯，所以在實(shí)際應(yīng)用中收到了較大的限制；非連續(xù)增強(qiáng)體增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料則具有性能各向同性、增強(qiáng)體總類多、基體可選擇范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，且制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可借助傳統(tǒng)金屬生產(chǎn)和加工工藝進(jìn)行制備及二次加工，所以受到了大量研究者的親睞。鋁基復(fù)合材料作為金屬基復(fù)合材料的一個(gè)重要分支，是目前發(fā)展較為迅速且成熟的。目前常見(jiàn)的鋁基復(fù)合材料增強(qiáng)體為碳纖維、晶須以及SiC、Al2O3等陶瓷顆粒，這些增強(qiáng)體通常在復(fù)合材料里占據(jù)較高的體積分?jǐn)?shù)，同時(shí)復(fù)合材料難以兼具優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能以及低密度等特點(diǎn)，所以需要研究新的增強(qiáng)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

鱗片石墨為天然顯晶質(zhì)石墨，其形似魚(yú)磷狀，屬六方晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤(rùn)滑、可塑及耐酸堿等性能。鱗片石墨是一種層狀結(jié)構(gòu)的天然固體潤(rùn)滑劑，資源豐富且價(jià)格便宜。

中國(guó)專利(CN201510025803.7)公開(kāi)了一種雙層鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。其包括鈦鋁合金層、鋁硅合金層以及位于鈦鋁合金層與鋁硅合金層之間的過(guò)渡層。其制備方法為首先在高溫高壓下由鋁粉和鈦粉粉末燒結(jié)制成鈦鋁合金基體，然后在較低的溫度和較高的壓力下，再將預(yù)先混合好的鋁粉和硅粉，與易少杰成型的鈦鋁基材放置在模具內(nèi)進(jìn)行第二次燒結(jié)，得到雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料，其制備方法簡(jiǎn)單，界面結(jié)合性能良好，可用作電子封裝材料。但是其耐磨性能較差，減震性能不好，強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，該方法制得的復(fù)合材料耐磨性能好，減震性能優(yōu)異，強(qiáng)度大，抗沖擊性能好，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能佳，且制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；

(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)經(jīng)過(guò)預(yù)壓、真空除氣、真空熱壓，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；

(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)經(jīng)過(guò)預(yù)壓、真空除氣、真空熱壓，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；

(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅9-14wt.％，銅1-5wt.％，鎂0.5-2.5wt.％，錫0.1-1.5wt.％，余量為鋁。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述鱗片石墨改性的鋁硅合金坯中，鋁硅合金的重量百分比為30-65wt.％，鱗片石墨的重量百分比為35-70wt.％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述霧化溫度為580-660℃，霧化后的粉末粒度為200-800目。