[發明專利]一種提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法

有效

• 申請號: 202010142795.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111304482B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 崔巖;曹雷剛;楊越;黃植
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 梁慶豐

1.一種提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，將粒度為1～10μm的不規則陶瓷顆粒和工業純水按照質量份比為1：5加入循環攪拌球磨機內均勻攪拌混合，獲得陶瓷顆粒與工業純水的混合料；將1％質量百分比濃度7.0％的聚丙烯醇水溶液作為粘結劑與混合料均勻攪拌分散，得陶瓷顆粒漿料；

步驟2，將陶瓷顆粒漿料加入壓力式噴霧干燥機霧化成微液滴，微液滴在表面張力作用下形成球形團聚顆粒，其中粘結劑揮發，獲得干燥的球形多孔陶瓷顆粒；將干燥的球形多孔陶瓷顆粒置于焙燒爐中焙燒，焙燒溫度為380℃，焙燒時間為1h，除去球形多孔陶瓷顆內部殘余的水分和粘結劑，使用篩分機篩分多孔陶瓷顆粒，獲得30～500μm粒度的多孔陶瓷顆粒粉末；

步驟3，以丙酮為清洗介質，使用超聲波和機械攪拌輔助清洗多孔陶瓷顆粒粉末，將多孔陶瓷顆粒粉末放進安裝有超聲波清洗器和機械攪拌器的洗滌槽內，將丙酮為清洗介質，在室溫條件下將清洗介質放入洗滌槽內，開動超聲波清洗器和機械攪拌器，清洗多孔陶瓷顆粒粉末，超聲波清洗時間不低于20min，對經清洗的多孔陶瓷顆粒粉末進行脫水，置于烘干機烘干，烘干溫度為150℃，烘干時間為1h，根據所需復合材料體積，稱取相應質量的多孔陶瓷顆粒粉末放入高強石墨模具內；使用清洗變形鋁合金塊的清洗劑清洗變形鋁合金表面氧化物；按照放入高強石墨模具內的多孔陶瓷顆粒粉末現匹配的數量，將變形鋁合金塊置于高強石墨模具內的陶瓷顆粒堆積體上；

步驟4，將高強石墨模具放入保護性氣氛加熱爐內，在保護性氣氛下采用無壓浸滲法制備多孔陶瓷顆粒增強鋁基復合材料；

步驟5，取出高強石墨模具內復合材料坯料，除去表層剩余鋁合金獲得多孔陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，所得復合材料選用電火花線切割進行加工。

2.按照權利要求1所述提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法，其特征在于，步驟1所述陶瓷顆粒材料為氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、二硼化鈦中的任一種。

3.按照權利要求1所述提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法，其特征在于，步驟3所述放入高強石墨模具內的多孔陶瓷顆粒粉末與變形鋁合金塊的數量按照如下公式計算:

m1＝km2……(1)，

公式(1)中:m1和m2分別為鋁合金和多孔顆粒質量，變量系數k根據選取的陶瓷顆粒種類確定，k＝1.0～2.0。

4.按照權利要求1所述提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法，其特征在于，步驟3所述清洗變形鋁合金塊的清洗劑由質量份離子水35份、磷酸三鈉11份、氫氧化鈉9份、藜蘆馬林堿7份、十二烷基苯磺酸鈉8份、醇醚表面活性劑13份、油酰胺6份、鉬酸鈉8份、氫氧化鎂4份混合制成。

5.按照權利要求1所述提高顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的方法，其特征在于，步驟4所述無壓浸滲法包括如下步驟：

步驟4.1，向氣氛加熱爐內輸入高純氮氣或高純氬氣，高純氮氣或高純氬氣流量為5L/min，升溫前輸入高純氮氣或高純氬氣時間不低于30min，以驅趕氣氛加熱爐內氧氣；

步驟4.2，按照升溫速率為20℃/min，將氣氛加熱爐內溫度升至無壓浸滲工藝所需溫度，溫度范圍為900～1200℃；

步驟4.3，當氣氛加熱爐達到無壓浸滲設定溫度后，按照氣氛加熱爐設定溫度保溫3h；

步驟4.4，氣氛加熱爐保溫時間結束后，在高溫下取出高強石墨模具在空氣中冷卻，獲得多孔顆粒增強鋁基復合材料坯料。