[發(fā)明專利]一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107825776B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊文澍;趙旗旗;武高輝;喬菁;姜龍濤;陳國欽;張強;康鵬超;修子揚;芶華松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B7/08;B32B15/20;B32B15/04;B32B37/06;B32B37/08;B32B37/10;B32B38/16;B32B38/00;B22D23/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法，涉及一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法。本發(fā)明為解決現(xiàn)有層狀鋁基復合材料制備過程中厚度控制方法復雜、厚度控制不準確、成本高、層狀復合材料界面結合性能弱、復合材料制備過程中預制體易坍塌的問題以及制備的層狀鋁基復合材料中存在殘余熱解碳的問題。一、稱料；二、SiC漿料制備；三、SiC納米線生片流延成型；四、預制體制備；五、去脂處理、預熱及殘余熱解碳去除；六、液態(tài)鋁浸滲。本發(fā)明實現(xiàn)了熱解碳的氧化去除并預熱時間縮短，厚度控制方法簡單厚度準確、工藝簡單，鋁金屬箔分隔了SiC納米線層且能保證復合材料層狀結構的完整性；復合材料界面結合優(yōu)異。

技術領域

本發(fā)明涉及一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

非均勻復合材料由于具有更高的耐損傷容限能力和良好強韌匹配，有望突破現(xiàn)有金屬基復合材料的性能極限，因此近年來得到了廣泛研究，其中以仿貝殼結構的層狀金屬基復合材料研究得最為深入。

目前制備層狀結構金屬基復合材料的方法主要有粉末鋪層法和軋制法等。粉末鋪層法首先按照設定的配比，將陶瓷粉末與金屬粉末混合，然后再按照成分配比進行鋪設，并在低于金屬熔點的溫度下燒結。由于鋁粉的價格是鋁合金塊體價格的10倍以上，同時由于鋁粉鋪設時薄厚不均勻造成難以準確調節(jié)層厚，并且粉末鋪層法進行燒結在鋁合金熔點以下進行，因此界面結合性能較弱，所以采用粉末鋪層法存在層厚準確調控難、成本高、界面結合性能弱等問題。軋制法是將復合材料層與金屬材料層疊加后，在低于金屬熔點的溫度下，再采用軋制變形的方式將厚層變?yōu)楸印５窃摲椒ㄐ枰苽鋸秃喜牧吓髁希賹秃喜牧吓髁蠙C械加工為薄片，同時還需要累積軋制，因此復合材料的工藝成本高。目前制備層狀金屬基復合材料的方法主要是在低于金屬熔點的溫度下實現(xiàn)的，因此陶瓷增強體與金屬的界面結合主要是機械結合，界面結合性能較；采用流延成型法制備金屬基復合材料，需要將金屬填充到層狀預制體中，而通常陶瓷材料與金屬不潤濕，因此二者的復合難度較大。流延成型法中層狀預制體在金屬基復合材料成型前易在外界壓力在浸滲過程中坍塌，從而破壞層狀結構特征；因此，目前制備層狀復合材料的制備工藝中存在厚度控制方法復雜、厚度控制不準確、工藝復雜成本高、層狀復合材料界面結合性能弱以及復合材料制備過程中預制體易坍塌的問題，不利于工業(yè)生產。

同時，現(xiàn)有技術制備的金屬基復合材料中約有質量分數(shù)為2％的熱解碳殘余，熱解碳殘余來源于魚油、粘結劑、增塑劑等有機物，一方面熱解碳強度低，易成為裂紋源從而降低復合材料的力學性能；另一方面，在壓力浸滲過程中，熱解碳易于與液態(tài)鋁金屬反應而生成碳化鋁(Al₄C₃)，而碳化鋁會同時降低復合材料的力學性能和耐腐蝕性能。因此需要去除這些分解產生的熱解碳，從而提高復合材料的性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有層狀鋁基復合材料制備過程中厚度控制方法復雜、厚度控制不準確、層狀復合材料界面結合性能弱、復合材料制備過程中預制體易坍塌的問題以及制備的層狀鋁基復合材料中存在殘余熱解碳的問題，提出了一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法。

一種無殘余熱解碳的層狀鋁基復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、稱料：

按質量份數(shù)分別稱取5～35份的SiC粉末、20～40份的溶劑、0.01～0.5份的分散劑、5～20份的增塑劑、4.5～69.9份的粘結劑和65～95份的鋁金屬作為原料；

所述SiC粉末的純度大于97％；SiC粉末的平均粒徑為0.3～50μm；

所述SiC粉末為3C、2H、4H、6H中的一種或幾種的任意比組合；

所述溶劑為無水乙醇和正丁醇按質量比(0.5～1):1的混合物；無水乙醇純度>97％，正丁醇純度≥99.5％；

所述分散劑為魚油；魚油具體為液態(tài)腓魚魚油，純度>99％；