[發(fā)明專(zhuān)利]一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011000018.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112301298B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;靳鈺;張鴻名;常旭升;陳強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類(lèi)號(hào): C22C47/12
• 分類(lèi)號(hào): C22C47/12;C22C49/06;C22C49/14;B22D18/02;C22F1/057;B22D23/04;C22C101/10;C22C101/14;C22C101/04;C22C101/18
• 代理公司: 威海佩敏專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 37284
• 代理人: 宋益敏

本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法，采用碳納米管(CNTs)、碳化硅晶須(SiC_w)和二硼化鈦(TiB₂)制備三元混雜增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，基于各增強(qiáng)體性能優(yōu)勢(shì)以及多元異質(zhì)增強(qiáng)體協(xié)同強(qiáng)化效應(yīng)提升鋁基復(fù)合材料的綜合性能。本發(fā)明提供的制備方法，技術(shù)原理是采用CNTs·SiC_w混雜預(yù)制件制備—TiB₂/Al復(fù)合材料熔體制備—擠壓浸滲制備鋁基復(fù)合材料的工藝路線，首先將CNTs和SiC_w混合后采用模壓法壓制CNTs·SiC_w混雜預(yù)制件，并進(jìn)行烘干和燒結(jié)，之后采用原位自生法制備TiB₂/Al復(fù)合材料熔體，最后采用含有增強(qiáng)體的TiB₂/Al復(fù)合材料熔體澆注多孔混雜預(yù)制件并進(jìn)行擠壓鑄造液態(tài)浸滲制備CNTs·SiC_w·TiB₂/Al鋁基復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁基復(fù)合材料作為一種輕量化材料，具有高比強(qiáng)度、高比剛度和良好的耐磨損、耐疲勞、抗蠕變性能，同時(shí)具有較低的熱膨脹系數(shù)和較好的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，因此在軍事國(guó)防、航空航天、軌道交通和電子光學(xué)等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

隨著輕量化技術(shù)與節(jié)能環(huán)保的聯(lián)系逐漸密切，以及航空航天和武器裝備等領(lǐng)域的高速發(fā)展對(duì)材料的綜合性能要求不斷提高，輕質(zhì)耐熱高剛度鋁基復(fù)合材料成為世界主要強(qiáng)國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展方向。然而，具有單一增強(qiáng)體的鋁基復(fù)合材料難以滿足目前的應(yīng)用需求：通過(guò)增加增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度容易導(dǎo)致材料的塑性和韌性急劇惡化；采用碳納米管(CNTs)等輕質(zhì)增強(qiáng)體能夠制備輕質(zhì)高剛度鋁基復(fù)材，但是CNTs分散性差、易團(tuán)聚，難以提高增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)；采用碳化硅晶須(SiC_w)和二硼化鈦(TiB₂)顆粒等與鋁基體潤(rùn)濕性好的增強(qiáng)體同時(shí)使用，則存在密度大的劣勢(shì)。因此，為了獲得輕質(zhì)耐熱高剛度鋁基復(fù)合材料，需要通過(guò)多種增強(qiáng)體協(xié)同增強(qiáng)，同時(shí)采取合理的制備方法，有效集成各增強(qiáng)體的性能優(yōu)勢(shì)，從而提升多元混雜鋁基復(fù)合材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法，以解決相關(guān)技術(shù)中存在的單一增強(qiáng)體的鋁基復(fù)合材料難以滿足目前的應(yīng)用需求的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，所述鋁基復(fù)合材料中含有三種增強(qiáng)體，且三種增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)分別為：5％～10％的CNTs、5％～15％的SiC_w和2％～5％的TiB₂。

本發(fā)明還提供一種輕質(zhì)耐熱高剛度多元增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，技術(shù)原理是采用CNTs·SiC_w混雜預(yù)制件制備—TiB₂/Al復(fù)合材料熔體制備—擠壓浸滲制備鋁基復(fù)合材料的工藝路線，包括以下步驟：

第一步：首先將CNTs和SiC_w混合后采用模壓法壓制CNTs·SiC_w混雜預(yù)制件，并進(jìn)行

烘干和燒結(jié)；

第二步：之后采用原位自生法制備TiB₂/Al復(fù)合材料熔體；

第三步：最后采用含有增強(qiáng)體的TiB₂/Al復(fù)合材料熔體澆注多孔混雜預(yù)制件并進(jìn)行擠壓鑄造液態(tài)浸滲制備CNTs·SiC_w·TiB₂/Al鋁基復(fù)合材料。

進(jìn)一步，具體包括以下步驟：