[發明專利]制備層狀鋁基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201711066444.5
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107790683B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（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: 哈爾濱工業大學
• 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事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種流延成型法、疊箔法和壓力浸滲法結合制備層狀鋁基復合材料的方法。一種層狀復合材料的制備方法。本發明為解決現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、工藝復雜成本高、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。一、稱料；二、SiC漿料制備；三、SiC粉末生片流延成型；四、SiC粉末生片之間放置鋁金屬箔，冷壓處理，得到層狀預制體；五、去脂處理及模具預熱；六、液態鋁浸滲；本發明制備的層狀復合材料，厚度控制方法簡單，厚度準確、工藝簡單，原材料成本低；因此復合材料工藝成本低；能保證了復合材料層狀結構的完整性，界面結合優異；本發明適用于層狀鋁基復合材料的制備。

技術領域

本發明涉及一種層狀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以及燒結。鋁粉的價格是鋁合金塊體價格的10倍以上，因此復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合粉末進行鋪層時，難以鋪設出厚度小于100μm的復合材料層，復合材料層狀結構調節范圍窄；另外粉末鋪層法主要是在鋁合金熔點以下進行復合材料的燒結制備，因此陶瓷顆粒與鋁基體之間未形成有效的原子鍵合，結合機制主要為機械結合，界面結合性能較弱，所以采用粉末鋪層法存在原材料成本高、層厚調控范圍窄、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，再采用軋制變形的方式將厚層變為薄層。由于復合材料層強度較高、塑性較差，因此這種方法中復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的復合材料層。因此軋制法可以在較寬范圍內調節復合材料層狀結構的厚度；同時通過大變形處理，可以有效地提高復合材料中陶瓷相與鋁金屬基體的界面結合能力，界面結合強度高。但是由于復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合材料層，需要加熱到400℃～500℃經過5～10次累積軋制變形處理，因此復合材料工藝復雜、工藝成本極高；同時在軋制過程中邊緣部分易開裂，因此最終獲得的質量較好的層狀復合材料板的重量約為原始重量的40％～60％，復合材料工藝過程中損耗較大。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，不利于工業生產。

發明內容

本發明為解決現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以及復合材料制備過程中預制體易坍塌的問題，提出了一種流延成型法、疊箔法和壓力浸滲法結合制備層狀鋁基復合材料的方法。

本發明流延成型法、疊箔法和壓力浸滲法結合制備層狀鋁基復合材料的方法具體按以下步驟進行：

一、稱料：

按質量份數分別稱取5～35份的SiC粉末、20～50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％，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；具體為液態鯡魚魚油，純度>99％；

所述增塑劑為磷酸三丁酯，純度≥99％；