[發明專利]一種碳化硼鋁復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 202011070777.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112176227B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 池海濤;黃鐵明;黃禎榮;馮永平;張建雷
• 申請（專利權）人: 福建祥鑫股份有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/08;C22C32/00;C22C1/05;C22F1/04;C22F1/047;B22F1/00;B22F3/20;B22F3/24
• 代理公司: 泉州豐碩知識產權代理事務所(普通合伙) 35249
• 代理人: 朱劍虹

本發明公開了一種碳化硼鋁復合材料，按體積百分比包括：81%?97%鋁合金和3%?19%碳化硼；所述碳化硼包括平均粒徑D50為18.2μm的第一碳化硼、平均粒徑D50為7.8μm的第二碳化硼和平均粒徑D50為0.3μm的第三碳化硼；所述鋁合金包括平均粒徑D50為12.6μm的第一鋁合金、平均粒徑D50為4.5μm的第二鋁合金和平均粒徑D50為0.6μm的第三鋁合金；所述復合材料是經過表面處理、球磨混粉、燒結、均勻后處理、熱擠壓、熱處理等步驟制成的。本發明制得的復合材料的抗拉強度、延伸率顯著優于現有技術制得的復合材料的抗拉強度、延伸率，且制備成本低、復合材料質量好、成品率高，可大力推廣應用。

技術領域

本發明屬于復合材料的制備技術領域，具體涉及一種碳化硼鋁復合材料及制備方法。

背景技術

隨著航空航天、國防、汽車以及交通等工業領域的快速發展，傳統和金諸如鋁合金、鎂合金等的性能開發已經接近極限，而這些領域的輕量化要求則越來越苛刻，因此，傳統合金面臨被淘汰的風險。鋁基復合材料具備高比剛度、高比強度、優異的耐高溫性能、抗蠕變性能等，而受到廣泛的關注。其中，碳化硼增強鋁是一種極具發展潛力的復合材料，最主要的原因是碳化硼的不僅具備高硬度和高模量，更主要的是其密度僅為2.52g/cm³，低于鋁合金，因此，碳化硼增強鋁復合材料的密度會低于與基體同牌號的鋁合金，在航空航天和汽車結構輕量化方面具有廣闊的應用前景。

但是目前碳化硼鋁復合材料制備方法主要包括熔體浸滲技術，粉末冶金制備，自蔓延高溫合成。這些方法往往雜質含量較高，工藝過程復雜且能耗較高，成本較高。熱擠壓變形是提高材料質量、減少加工余量及降低生產成本的主要技術手段，然而當增強體加入鋁合金基體中制備成復合材料后，復合材料的流動性顯著降低，增強體和基體之間的界面極易在擠壓過程中形成應力集中，這會導致復合材料內部形成大量的缺陷，造成鋁基復合材料成品率偏低，甚至全部報廢。

因此，亟需優化現有鋁基復合材料的制備工藝和擠壓成型工藝，多方面改善現有復合材料擠壓型材的質量，綜合降低成本，擴大其應用領域，為產業化的進行奠定基礎。

中國專利申請文獻“一種鋁基復合材料及其制備方法”（申請號：202010127633.4）公開了一種鋁基復合材料及其制備方法，該復合材料按體積百分比包括：1％-15％碳化硼和85％-99％鋁合金。其制備方法包括：表面處理、球磨混粉、燒結、均勻后處理、熱擠壓、熱處理。該發明能夠實現高品質，柔性界面鋁基復合材料制備，且通過優化材料熱熱處理過程和擠壓后型材的處理工程，實現高品質鋁基復合材料型材的制備。但存在著抗拉強度、延伸率較差，無法滿足應用需求的問題。

發明內容

本發明提供一種碳化硼鋁復合材料及制備方法，以解決現有技術制得的碳化硼鋁復合材料存在著抗拉強度、延伸率較差，無法滿足應用需求的問題。

為了解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種碳化硼鋁復合材料，按體積百分比包括：81%-97%鋁合金和3%-19%碳化硼；所述碳化硼包括平均粒徑D50為18.2μm的第一碳化硼、平均粒徑D50為7.8μm的第二碳化硼和平均粒徑D50為0.3μm的第三碳化硼，第一碳化硼、第二碳化硼和第三碳化硼的體積比為10-12:3-5:1；所述鋁合金包括平均粒徑D50為12.6μm的第一鋁合金、平均粒徑D50為4.5μm的第二鋁合金和平均粒徑D50為0.6μm的第三鋁合金，第一鋁合金、第二鋁合金和第三鋁合金的體積比為9-13:5-7:1；所述鋁合金，以質量百分比計，其組成為：Si≤0.28%、Fe≤0.2%、Cu≤0.1%、Mn 0.7%-0.9%、Mg 6%-6.5%、Zn≤0.15%，Cr≤0.12%、Sc 0.11%-0.16%、Zr 0.1%-0.2%、Pm 0.03%-0.07%，其余為Al和其他不可避免的雜質元素。