一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111633037A(43)申请公布日2020.09.08(21)申请号202010528736.1C22C21/00(2006.01)(22)申请日2020.06.11(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人梅青松梅鑫明陈峰陈子豪徐涛王一晨(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人杨宏伟(51)Int.Cl.B21B37/56(2006.01)B21B37/74(2006.01)B21B37/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。首先在铝片表面铺覆碳化硅颗粒，将多个铝片叠放后在室温下进行轧制变形，变形后沿长度方向对折，然后再进行轧制，重复以上过程直至循环50次以上；随后每次轧制变形前，将样品加热保温，重复数次最终获得块体复合材料。在室温变形过程中，在基体的塑性流变作用下，碳化硅颗粒面密度和层间距都逐渐减小，当轧制道次足够高时，即可得碳化硅颗粒纳米级均匀分散效果；高温轧制使复合材料进一步致密化且降低基体中晶格缺陷密度。该方法所需设备为工业轧机和马沸炉，工艺简单，成本低，方便大规模工业应用，所得复合材料基体晶粒细小，纳米颗粒含量高且分散均匀，具有优良的强度和韧性。CN111633037ACN111633037A权利要求书1/1页1.一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将原材料铝片除去表面杂质，备用；将一定量的纳米碳化硅颗粒加入挥发性溶剂中，超声震荡后形成悬浊液，将悬浊液涂覆在铝片的一侧表面，待溶剂完全挥发后，将多片铝片交替叠放，并使得最外表面为无碳化硅面，得到板状叠层坯料；步骤2、将板状叠层坯料在室温下进行轧制减厚变形，每三次的累积压下量分别为20％、40％、50％，记为1个道次；每道次轧制后，将材料进行对折，然后进行下一道次轧制；重复以上过程直至总轧制道次为50次以上，其中前20道次维持轧制方向不变，而之后每道次轧制方向与上一次呈90°，得到中间材料；步骤3、将步骤2所获得的中间材料进行多道次高温轧制，其中每次轧制前将材料加热并保温一定时间，其他同步骤2，得到最终复合材料。2.如权利要求1所述的纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：其中，所述步骤1中，所述挥发性溶剂的沸点不高于100℃。3.如权利要求1所述的纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，每次轧制送样方向均为对折端在前。4.如权利要求1所述的纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，加热温度为450～600℃，保温时间为3～30分钟，轧制道次为3-5次。5.如权利1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述板状叠层坯料减厚方式还可采用锻压和挤压变形方式。6.一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述制备方法制备。7.如权利要求6所述的纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于：纳米碳化硅颗粒尺寸为10-100nm，纳米碳化硅体积分数为0-20％，其中晶界碳化硅相对晶内碳化硅比例不高于0.1，10万倍放大条件下纳米碳化硅团聚率不高于5％，铝基体晶粒尺寸为180～800nm，复合材料硬度提升率为3.8-9.2倍，强度提升率为4.2-8.9倍。2CN111633037A说明书1/5页一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料制备领域，涉及一种铝基复合材料，具体涉及一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]铝基复合材料通常是指将刚性的陶瓷颗粒嵌入到韧性的铝基体中所形成的一类材料。由于其较高的比强度和比模量，它被广泛应用于航空航天、国防军事以及交通运输等领域。一般而言，纳米颗粒对铝基复合材料的强化效果好于微米颗粒。这是因为纳米颗粒在铝基体中可以阻碍位错的运动，从而提高复合材料的强度；此外，纳米颗粒还可以避免裂纹的萌生和扩展，从而减少复合材料塑性的降低。因此，纳米颗粒增强铝基复合材料被认为是有良好应用前景的高强高韧材料。[0003]目前铝基纳米复合材料大多采用搅拌铸造和粉末冶金等工艺制备。与铝基体相比，这些复合材料的强度大多都有所提高，但是提升幅度不大，而且还存在着塑性剧烈下降的问题。该现象的主要原因是目前的制备工艺无法有效分散纳米颗粒。而纳米颗粒的团聚不仅会降低强化效果，还会导致应力集中，从而导致提前断裂，降低塑性。纳米颗粒之