[發明專利]鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111637444.2
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114318070B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 馬霞;劉桂亮;韓夢霞;孫謙謙;劉相法
• 申請（專利權）人: 山東邁奧晶新材料有限公司;山東大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/05;C22C32/00;B22F3/10;B22F3/14;C22C1/10
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 包國菊;金光軍

本發明提供一種鋁基復合材料及其制備方法，所述鋁基復合材料包括鋁基體以及分布在所述鋁基體中的AlN和TiB₂，其中，AlN呈網狀構型，TiB₂呈球殼狀構型。根據本發明的鋁基復合材料可包含構型可控的TiB₂和AlN。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，特別涉及一種鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術

鋁基復合材料具有低密度、高硬度以及優異的耐磨性能，作為輕質高強材料發揮著越來越重要的作用。隨著航空航天等行業的飛速發展，對于鋁合金材料的輕量化與高模量提出了越來越高的要求。

鋁基復合材料兼具增強相與基體合金的優良性能，尤其是通過調控增強相在基體中分布、形貌、體積分數等構型參數，可有效提高復合材料的彈性模量。

然而，目前，鋁基復合材料中增強相粒子多為簡單的疊加，導致鋁基復合材料的性能提升較小。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種AlN和TiB₂的構型可控的鋁基復合材料及其制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種具有改善的性能的鋁基復合材料及其制備方法。

根據本發明的一方面，提供一種鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包括鋁基體以及分布在所述鋁基體中的AlN和TiB₂，其中，AlN呈網狀構型，TiB₂呈球殼狀構型。

可選地，網狀構型的AlN包覆所述鋁基體，并且球殼狀構型的TiB₂包覆所述鋁基體。

可選地，網狀構型的AlN與球殼狀構型的TiB₂彼此連接。

可選地，網狀構型的AlN分布在球殼狀構型的TiB₂外部。

可選地，網狀構型的AlN的網殼厚度為0.05μm～15μm，網狀構型的AlN的網胞尺寸為1μm～30μm。球殼狀構型的TiB₂的殼層厚度為1μm～20μm，球殼狀構型的TiB₂的球殼尺寸為3μm～60μm。

可選地，基于100wt％的所述鋁基復合材料，AlN的含量為8.0wt％～30.0wt％，TiB₂的含量為3.0wt％～15.0wt％。

可選地，所述鋁基復合材料還包括銅、鎂、錳、鐵中的至少一種。

根據本發明的另一方面，提供一種鋁基復合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：準備原料，所述原料包括含氮材料、硼粉、鈦粉和鋁粉；將所述原料混合均勻后進行壓力成型形成壓坯；將所述壓坯放入燒結爐中，在真空或氬氣氣氛下，首先在500℃～600℃、80MPa～160MPa下保溫4h～24h，然后在650℃～990℃、140MPa～220MPa下保溫1h～24h，以原位生成AlN和TiB₂。

可選地，基于100wt％的原料，含氮材料的含量為3.0wt％～20.0wt％，硼粉的含量為0.9wt％～4.5wt％，鈦粉的含量為3.0wt％～20.0wt％，鋁粉的含量為58.5wt％～92.0wt％。

可選地，所述原料還包含銅、鎂、錳、鐵中的至少一種。其中，所述原料還包含活性炭，基于100wt％的原料，活性炭的含量為0.2wt％～1.5wt％。其中，含氮材料的粒度小于等于10μm，硼粉的粒度小于等于20μm，鈦粉的粒度小于等于20μm，鋁粉的粒度小于等于50μm，活性炭的粒度小于等于3μm。

在根據本發明的鋁基復合材料中，AlN呈網狀構型，TiB₂呈球殼狀構型，TiB₂和AlN的構型可控。