[發明專利]一種寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710947667.6
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107675058B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 姜龍濤;晁振龍;武高輝;張強;陳國欽;茍華松;楊文澍;喬菁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C29/06
• 分類號: C22C29/06;C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10;B32B15/01;B32B15/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.一種寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料，其特征在于寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料由面板、背板和過渡中間層組成；所述過渡中間層設置在面板與背板之間；所述面板按體積分數由70％～90％碳化硼和10％～30％含鋁材料制成；所述背板按體積分數由0％～40％碳化硼和60％～100％含鋁材料制成；所述過渡中間層為多層碳化硼鋁基復合材料，由面板向背板每層碳化硼鋁基復合材料中的碳化硼體積分數逐層等梯度降低；所述含鋁材料為鋁或鋁合金；

所述寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料的制備方法是按以下步驟進行：

一、按照設計厚度，稱量不同體積分數的B₄C的預制體粉體，將不同體積分數的B₄C的預制體粉體按照B₄C體積分數由低到高的順序沿鋼模具軸向由下到上逐層鋪陳于鋼模具中，在壓力為50～200MPa的條件下冷壓成胚體；然后連同鋼模具放入電爐中，在溫度為500～700℃的條件下保溫2～6h，得到層狀梯度B₄C預制體；所述不同B₄C體積分數的預制體粉體包括高B₄C體積分數預制體粉體、中B₄C體積分數預制體粉體和低B₄C體積分數預制體粉體；所述高B₄C體積分數預制體粉體是指B₄C體積分數為55％～90％的預制體粉體，所述中B₄C體積分數預制體粉體是指B₄C體積分數為40％～55％的預制體粉體，所述低B₄C體積分數預制體粉體是指B₄C體積分數小于40％的預制體粉體；所述不同B₄C體積分數的預制體粉體在逐層鋪陳之前進行干燥處理；

二、將含鋁材料在溫度為700～900℃的條件下熔煉2～6h，得到含鋁材料熔液；所述含鋁材料為鋁或鋁合金；

三、采用壓力浸滲將步驟二得到的含鋁材料熔液澆注到層狀梯度B₄C預制體中并加壓浸滲，在壓力30～250MPa的條件下保壓10～60min，隨模冷卻后，脫模得到層狀功能梯度B₄C/Al復合材料；所述層狀功能梯度B₄C/Al復合材料由面板、背板和過渡中間層組成；所述面板按體積分數由70％～90％碳化硼和10％～30％含鋁材料制成；所述背板按體積分數由0％～40％碳化硼和60％～100％含鋁材料制成；所述過渡中間層為多層碳化硼鋁基復合材料，由面板向背板每層碳化硼鋁基復合材料中的碳化硼體積分數逐層等梯度降低。

2.根據權利要求1所述的一種寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料，其特征在于所述面板按體積分數由70％～90％碳化硼和10％～30％含鋁材料制成；由面板向背板每層碳化硼鋁基復合材料中的碳化硼體積分數逐層降低至背板中碳化硼的體積分數為0～15％。

3.根據權利要求1所述的一種寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料，其特征在于所述面板按體積分數由70％碳化硼和30％含鋁材料制成；由面板向背板每層碳化硼鋁基復合材料中的碳化硼體積分數逐層降低至背板中碳化硼的體積分數為20～40％。

4.根據權利要求1所述的一種寬體積分數層狀梯度碳化硼鋁基復合材料，其特征在于所述鋁合金為1xxx系鋁合金、2xxx系鋁合金、3xxx系鋁合金、4xxx系鋁合金、5xxx系鋁合金或6xxx系鋁合金。