[發明專利]一種低熱膨脹系數的鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010436749.6
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111663059B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 范語楠;范才河;陽建君;歐玲;嚴紅革;何世文;鄭東升
• 申請（專利權）人: 范語楠
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00;C22C29/00;C22C32/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發明公開了一種低熱膨脹系數的鋁基復合材料及其制備方法，以SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒混合作為增強顆粒，用于強化鋁合金基體和降低合金熱膨脹系數；經預處理、加熱熔融、霧化沉積制備而成。本發明科學合理設計增強顆粒各組分質量比例，充分利用SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒對鋁合金熱膨脹系數和力學性能的綜合影響；制備的鋁基復合材料的熱膨脹系數可以接近0，且增強顆粒分布均勻、基體組織細小、復合材料的力學性能優異。本發明設備簡單，生產效率高，可實現低熱膨脹系數、近凈尺寸輕量化鋁基復合材料的工業化生產。

技術領域

本發明涉及鋁基復合材料技術領域，更具體地，涉及一種低熱膨脹系數的鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著航空航天技術、宇宙探測技術的高速發展，航天器對材料的輕量化、高強韌、低膨脹系數等性能提出了更高的要求，譬如航天器上的電子封裝部件、測量儀表、光學器件、靈敏元件、衛星鏡筒等結構件，不僅要求質量輕、高強韌，而且要求有低的、甚至零熱膨脹系數。

通過在鋁合金中添加一種或多種增強顆粒一直是人們尋求實現上述目標的研究方向。顆粒增強鋁基復合材料現有制備方法主要有粉末冶金法、攪拌鑄造法、半固態復合法、擠壓鑄造法、高能球磨法和噴射沉積法等，但這些方法均在不同程度上存在：增強體難以分散均勻、力學性能差，難以實現零熱膨脹系數，且產品的加工難度大、成本高等一系列問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種低熱膨脹系數的鋁基復合材料，以SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒混合作為增強顆粒，獲得輕量化，高強韌，低熱膨脹系數的鋁基復合材料。

本發明的另一目的在于提供上述低熱膨脹系數的鋁基復合材料的制備方法，預先使用鋁合金薄帶包裹增強顆粒，簡化了生產工藝，熔融后鋁合金液滴緊密包裹增強顆粒，能有效提高陶瓷顆粒的沉積效率和分散的均勻性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種低熱膨脹系數的鋁基復合材料，采用增強顆粒和鋁合金薄帶為原材料制備而成，按原材料的總質量計，所述增強顆粒和鋁合金薄帶的質量百分比為45～65:35～55；所述增強顆粒包括SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒，按增強顆粒的總質量計，所述SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒的質量百分比為32～55:20～54:14～25。

優選地，所述增強顆粒和鋁合金的質量百分比為55:45。

優選地，所述增強顆粒中SiC顆粒、CaZr₂(PO₄)₃顆粒和ZrV₂O₇顆粒的質量百分比為43:37:20。

進一步地，所述增強顆粒的粒度為200～300目。

進一步地，所述鋁合金薄帶材質為2024鋁合金，所述2024鋁合金的質量百分比如下：4％Cu、1.8％Mg、0.4％Mn、余量Al。

一種上述低熱膨脹系數的鋁基復合材料的制備方法，包括以下步驟：