[發明專利]一種提高鋁基復合材料干摩擦磨損性能的方法

有效

• 申請號: 201811286124.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109385552B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 張學習;錢明芳;耿林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/02;C22C21/00;B22D17/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

1.一種提高鋁基復合材料干摩擦磨損性能的方法，其特征在于所述方法是按下述步驟完成的：

步驟一、按照設計的體積分數分別稱取所需的碳納米管和碳化硅晶須的質量，計算公式均為其中V_pre為所設計的預制塊體積，為所設計的碳納米管或碳化硅晶須的體積分數，ρ為所設計的碳納米管或碳化硅晶須的密度，其中V_pre的單位為cm³，ρ的單位為g/cm³，碳納米管的密度為1.3g/cm³，碳化硅晶須的密度為3.2g/cm³，m單位為g；

步驟二、將步驟一稱取的碳納米管表面鍍鎳，置于無水乙醇中，超聲分散，懸濁液A；

步驟三、將步驟一稱取的碳化硅晶須酸洗，然后放入蒸餾水中，超聲分散至懸濁狀態，懸濁液B；

步驟四、邊超聲分散邊將懸濁液A滴入懸濁液B中，混合完畢后倒入粘結劑，繼續超聲分散1～1.5h，隨后100℃水浴加熱下以60rpm的機械攪拌速率攪拌至均勻，再倒入模具中，放置10～24h，去除上層液體，當表面無多余液體時，將壓頭放入模具中采用千斤頂加壓至預制塊設計高度，保壓2～3h后退模，常溫陰干2～3天，按照50℃/5h、75℃/10h、100℃/5h、120℃/5h的步驟進行分階段烘干，按照200℃/30min、400℃/30min、800℃/180min步驟進行分階段真空燒結，燒結升溫速率均為3℃/min，燒結后隨爐冷卻，得到預制塊；

步驟五、將預制塊放入底部墊有石墨墊片的擠壓鑄造模具中，加熱550-570℃，保溫，熔融態鋁合金澆鑄到模具中，密封模具后施加壓力，二級加壓，保壓冷卻后退模；

步驟六、然后砂紙打磨，乙醇清洗后烘干，熱擠壓，熱擠壓工藝參數：擠壓比選擇為(16～25):1，擠壓壓力為200MPa，溫度為480～510℃；

步驟七、然后熱處理：先在580℃條件下熱處理1.5h，再以4℃/min速率降溫至160℃，保溫5h后隨爐冷卻到室溫，即完成；

其中步驟四粘結劑是由聚乙烯醇、硅溶膠、聚二烯丙基二甲基氯化銨、丙三醇和水制備的。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟三中酸洗是下述步驟進行的：碳化硅晶須放入混酸溶液中，混酸溶液是由濃度為14％(質量)氫氟酸和濃度為10％(質量)稀硝酸按(5-10):1的體積比混合的，在80℃下超聲處理2～4h，隨后靜置1～2h，去除上層澄清混酸溶液，之后用蒸餾水充分稀釋清洗至pH值達到6.8～7。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟三中蒸餾水的體積與步驟一稱取碳化硅晶須的質量比為100mL：(10～20)g。

4.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟四滴入速率為10～20mL/min。

5.根據權利要求1所述方法，其特征在于所述粘結劑是由聚乙烯醇、硅溶膠、聚二烯丙基二甲基氯化銨、丙三醇和水按照1:1:1:1:(10～15)的質量比制備而成的，具體是：將蒸餾水加熱至70～90℃，加入聚乙烯醇，不斷攪拌使其完全溶解，隨后加入丙三醇，攪拌均勻，再加入聚二烯丙基二甲基氯化銨，攪拌均勻，最后加入硅溶膠，攪拌均勻后冷卻放置。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟四中粘結劑的體積與步驟一中稱取的碳化硅晶須的質量比為(1.6～2.4)mL:1g。

7.根據權利要求1所述方法，其特征在于步驟五中采用二級加壓，在熔融鋁合金浸滲預制塊孔隙過程中一級加壓3～5MPa，保壓時間為15～20秒，浸滲結束后凝固過程中二級加壓100～120MPa，保壓到模具溫度低于100℃后退模，得到復合材料鑄錠。