[發明專利]一種非晶顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810045193.0
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108220701A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 譚軍;李棟;李敏;高俊妍;鄧攀;張帆
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/04;B22F9/04
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本發明涉及一種非晶顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法，屬于復合材料制備技術領域。該非晶顆粒增強鋁基復合材料，非晶顆粒增強鋁基復合材料中增強相為Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶合金，基體為純鋁，其中增強相的質量分數為5%～40%。首先球磨制備得到Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶合金粉末；加入松節油和酒精，再進行球磨，待球磨結束后，干燥得到粉末；將粉末加入純鋁粉末均勻混合然后采用放電等離子燒結工藝進行燒結，制備得到Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶顆粒增強鋁基復合材料。本發明的非晶顆粒增強鋁基復合材料具有較高的強度和硬度的特點而且具有良好的塑性。

技術領域

本發明涉及一種非晶顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法，屬于復合材料制備技術領域。

背景技術

金屬基復合材料是指以金屬、合金或者金屬間化合物為基體，并且含有增強成分的一種復合材料。它是復合材料的一個新的分支，雖然在20世紀60年代末才開始有了較快的發展，但金屬基復合材料克服了聚合物基復合材料導熱性差、不導電、易吸濕、老化、釋放小分子等缺點，同時該類材料因為比模量和比強度較高、高溫力學性能好、耐磨性能優異、熱膨脹系數較小、尺寸穩定性高、抗疲勞性能優異而被廣泛應用于航空航天和汽車領域。

顆粒增強鋁基復合材料以其基體可選擇范圍寬、成本低、易于傳統工藝方法制備和加工，能實現批量和大規模生產、制備的材料表現出良好的尺寸穩定性和各向同性而備受矚目。

機械合金化（Mechanical Alloying，簡稱MA）是指金屬或合金粉末在高能球磨過程中，與磨球之間發生長時間的激烈沖擊和碰撞，使粉末顆粒反復產生冷焊和斷裂，實現粉末顆粒中原子的擴散，從而在固態下實現合金化的一種粉末制備技術。自20世紀60年代末問世以來，機械合金化技術從最初應用于制備彌散強化合金材料，到逐步應用于制備非晶、準晶材料，納米材料等非平衡態材料，金屬間化合物等諸多領域表現出十分廣闊的發展前景。

運用機械合金化的方法制備非晶合金，可以充分擴展各主元間的固溶度，比鑄造條件下更加有利于非晶合金的形成；同時，用合金元素粉末作為原料，可以方便快捷地制備出均勻的納米級的非晶粉末。機械合金化方法的不足之處在于：合金粉末在球磨過程中，將不可避免地受到來自磨球介質、球磨罐內氣氛和過程控制劑等的污染，引入的雜質還可能在球磨過程中與粉末發生反應而形成新的物相。雜質污染會改變合金的相組成和結構，降低合金的塑性和韌性。因此在球磨過程中必須嚴格控制和減少對粉末的污染。

放電等離子燒結（SPS）是集等離子活化、熱壓燒結和電阻加熱為一體具有升溫速度快、燒結時間短、所制得的材料致密度高、外加壓力和燒結氣氛可控等特點的一種材料制備的新技術。對于SPS的燒結機理，一般認為，SPS過程除具有熱壓燒結的焦耳熱和熱壓造成的塑性變形促進燒結過程外，還在粉末顆粒間產生直流脈沖電壓，并有效利用了粉體顆粒間放電產生的表面活化作用和自發熱作用，因而產生了SPS過程所特有的有益于燒結的現象。

目前現有技術中并沒有Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶顆粒增強鋁基復合材料。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種非晶顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法。本發明的非晶顆粒增強鋁基復合材料具有較高的強度和硬度的特點而且具有良好的塑性。本發明通過以下技術方案實現。