[發(fā)明專利]一種接觸反應(yīng)制備混合陶瓷相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210543784.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114836670A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧德宏;柏瑤一;杜健明;張西鵬;豐翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C32/00
• 分類號(hào): C22C32/00;C22C1/10;B22F1/052;B22F1/065;B22F3/03;B22F9/02;B22F9/04
• 代理公司: 昆明隆合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發(fā)明公開(kāi)一種接觸反應(yīng)制備混合陶瓷相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法為：將一定粒度的B₄C、Ti、Al粉作為反應(yīng)物，按照比例進(jìn)行高能球磨混粉；將混合后的漿料進(jìn)行干燥，并壓制成反應(yīng)預(yù)制球塊；熔鋁液，待鋁液溫度達(dá)到一定度后，將預(yù)制球塊放入攪拌爐中進(jìn)行攪拌鑄造，攪拌一定時(shí)間使其充分反應(yīng)，即制備出混合陶瓷相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。利用原位合成和攪拌鑄造技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的制備，相比于采用外加法制備陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，基體與增強(qiáng)體界面結(jié)合效果不好、表面易污染，采用接觸反應(yīng)法結(jié)合攪拌鑄造技術(shù)，其方法基體與增強(qiáng)體界面結(jié)合效果較好、工藝流程簡(jiǎn)單、適合大批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種接觸反應(yīng)制備混合陶瓷相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，屬于陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著科技迅猛發(fā)展，對(duì)材料綜合性能的要求愈加提高，傳統(tǒng)金屬材料已漸漸不能滿足實(shí)際需求。為提升飛行器、汽車(chē)等的使用性能，減輕其重量、提高有效載荷、降低能源消耗，具有比強(qiáng)度、比模量高，耐磨性、耐疲勞性、導(dǎo)熱性能好和熱膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)的金屬基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，成為了國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向之一。

顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料又因生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、成本低、材料各向同性，能通過(guò)改變?cè)鰪?qiáng)顆粒尺寸、體積分?jǐn)?shù)和熱處理工藝等進(jìn)而調(diào)整復(fù)合材料的性能受到極大重視，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)、電子封裝、體育器材等領(lǐng)域內(nèi)有廣闊應(yīng)用前景。近些年來(lái)制備陶瓷-金屬基復(fù)合材料的方法越來(lái)越多，可根據(jù)加入顆粒方式的不同，將陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法大體分為外加法和內(nèi)生法兩大類。外加法存在易污染表面，基體與增強(qiáng)體的界面結(jié)合度不好等問(wèn)題；而內(nèi)生法中自蔓延高溫合成法其制備工藝復(fù)雜；混合鹽法會(huì)產(chǎn)生大量污染；接觸反應(yīng)法存在陶瓷顆粒大量團(tuán)聚的缺點(diǎn)。

因此本發(fā)明提出接觸反應(yīng)法與攪拌鑄造相結(jié)合的方法制顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可以極大地減少陶瓷顆粒的團(tuán)聚，使其分布均勻，使顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到520-550Mpa。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種接觸反應(yīng)制備混合陶瓷相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，該方法加速了陶瓷顆粒的分散改善了復(fù)合材料的均勻性，獲得了雙相尺度陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；減少了副產(chǎn)物的生成，有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；

具體包括以下步驟：

（1）將取Ti粉、碳化硼粉、鋁/鋁合金含粉料進(jìn)行配料，鈦粉和碳化硼粉的摩爾比為1:1，基體鋁或鋁合金含量的重量百分比為50%～90%；

（2）將配好的粉料在球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨混合，隨后采用噴霧干燥法使?jié){料成為混合均勻的球形顆粒粉料；

（3）將混合均勻的球形粉料放入自動(dòng)壓片機(jī)中，進(jìn)行預(yù)制體球塊的連續(xù)壓制成型；

（4）采用攪拌熔煉爐熔煉鋁合金，待鋁液溫度達(dá)到850℃～950℃，將預(yù)制體球塊放入攪拌爐中，進(jìn)行攪拌鑄造，使圓球坯體充分反應(yīng)，隨后保溫，將金屬液澆鑄到準(zhǔn)備好的金屬型模具中，最終制備出原位TiB₂+TiC 陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（2）中Al粉、Ti粉、B₄C粉的粒度均為30-50微米。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（3）中自動(dòng)壓片機(jī)壓頭模具為半球形，直徑為20mm、40mm、60mm。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（4）中攪拌鑄造前鋁液溫度為850℃～950℃。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（4）中攪拌速度為100r/min～300r/min，攪拌時(shí)間10min～60min。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（4）中金屬液的保溫時(shí)間10 min～120min。

本發(fā)明的有益效果為：