[發(fā)明專利]一種制備層狀鋁基復(fù)合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711065756.4
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107824769B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙旗旗;楊文澍;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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B37/06;B32B37/08;B32B9/00;B22D23/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

一種流延成型法與壓力浸滲法結(jié)合制備層狀鋁基復(fù)合材料的方法，涉及一種層狀復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明為解決目前層狀復(fù)合材料的制備過程中層厚調(diào)控工藝復(fù)雜、界面結(jié)合性能弱和制備成本高等問題。方法：一、稱料；二、SiC漿料制備；三、SiC粉末生片流延成型；四、預(yù)制體制備；五、去脂處理及模具預(yù)熱；六、液態(tài)鋁浸滲。本發(fā)明制備的層狀復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為SiCp/Al復(fù)合材料層與鋁金屬層交替的層狀復(fù)合材料，復(fù)合材料層的厚度可以調(diào)節(jié)，與粉末鋪層法相比成本低；與軋制法相比復(fù)合材料工藝成本低。本發(fā)明適用于制備層狀鋁基復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種層狀復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

非均勻復(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)的層狀金屬基復(fù)合材料研究得最為深入。

目前制備層狀結(jié)構(gòu)金屬基復(fù)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(shè)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(jìn)行鋪設(shè)以及燒結(jié)。鋁粉的價格是鋁合金塊體價格的10倍以上，因此復(fù)合材料原材料成本高；同時由于粉末直徑通常在10μm，因此采用鋁合金與陶瓷顆粒的復(fù)合粉末進(jìn)行鋪層時，難以鋪設(shè)出厚度小于100μm的復(fù)合材料層，復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍窄；另外粉末鋪層法主要是在鋁合金熔點以下進(jìn)行復(fù)合材料的燒結(jié)制備，因此陶瓷顆粒與鋁基體之間未形成有效的原子鍵合，結(jié)合機制主要為機械結(jié)合，界面結(jié)合性能較弱，所以采用粉末鋪層法存在原材料成本高、層厚調(diào)控范圍窄、界面結(jié)合性能弱等問題。軋制法是將復(fù)合材料層與金屬材料層疊加后，再采用軋制變形的方式將厚層變?yōu)楸印Ｓ捎趶?fù)合材料層強度較高、塑性較差，因此這種方法中復(fù)合材料層原始厚度通常為1mm以上，通過多次累積軋制，可以獲得最小厚度約為20μm的復(fù)合材料層。因此軋制法可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)復(fù)合材料層狀結(jié)構(gòu)的厚度；同時通過大變形處理，可以有效地提高復(fù)合材料中陶瓷相與鋁金屬基體的界面結(jié)合能力，界面結(jié)合強度高。但是由于復(fù)合材料層變形能力較差，單次變形下壓量通常低于50％，因此為獲得較薄的復(fù)合材料層，需要加熱到400℃～500℃經(jīng)過5～10次累積軋制變形處理，因此復(fù)合材料工藝復(fù)雜、工藝成本極高；同時在軋制過程中邊緣部分易開裂，因此最終獲得的質(zhì)量較好的層狀復(fù)合材料板的重量約為原始重量的40％～60％，復(fù)合材料工藝過程中損耗較大。因此目前制備層狀復(fù)合材料存在成本高、層狀結(jié)構(gòu)層的層厚調(diào)控工藝復(fù)雜、界面結(jié)合性能弱等問題，不利于工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決目前層狀復(fù)合材料的制備過程中層厚調(diào)控工藝復(fù)雜、界面結(jié)合性能弱和制備成本高等問題，提出一種流延成型法與壓力浸滲法結(jié)合制備層狀鋁基復(fù)合材料的方法。

一種流延成型法與壓力浸滲法結(jié)合制備層狀鋁基復(fù)合材料的方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

一、稱料：

按質(zhì)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(jié)劑和65～95份的鋁金屬作為原料；

所述SiC粉末的純度大于97％，平均粒徑為0.3～50μm；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(zhì)量比(0.5～1):1的混合物；無水乙醇的純度>97％，正丁醇的純度≥99.5％；

所述分散劑為魚油；具體為液態(tài)鯡魚魚油，純度>99％；

所述增塑劑為磷酸三丁酯，純度≥99％；

所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇縮丁醛樹脂粉末，粒度為20～200目；

所述鋁金屬為純鋁或鋁合金塊體；