热等静压原位合成高长径比晶须增强铝基复合材料的方法.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CN110819917A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911144004.6C22C101/22(2006.01)(22)申请日2019.11.20(71)申请人天津大学地址300350天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人师春生李俊赵乃勤刘恩佐何春年李群英(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.C22C47/14(2006.01)C22C49/06(2006.01)B22F9/04(2006.01)B22F3/15(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称热等静压原位合成高长径比晶须增强铝基复合材料的方法(57)摘要本发明涉及一种热等静压原位合成高长径比晶须增强铝基复合材料的方法，包括以下步骤：(1)按照镁粉：硼粉：铝粉或铝合金粉末摩尔比为(1～2):4:X，X＞10，比例配制混合粉末。(2)在保护气体氛围下对混合粉末进行球磨处理，得到预制粉末。(3)将球磨制备的预制粉末装入包套中，进行真空脱气和密封处理。(4)在完成步骤(3)后，将密封好的包套放入热等静压炉中进行等压烧结，得到晶须增强铝基复合材料，所采用的压力在50MPa～150MPa，烧结保温温度为铝或铝合金熔点的70％～95％之间，保温时间在1-6小时之间。CN110819917ACN110819917A权利要求书1/1页1.一种热等静压原位合成高长径比晶须增强铝基复合材料的方法，包括以下步骤：(1)按照镁粉：硼粉：铝粉或铝合金粉末摩尔比为(1～2):4:X，X＞10，比例配制混合粉末。(2)在保护气体氛围下对混合粉末进行球磨处理，得到预制粉末；(3)将球磨制备的预制粉末装入包套中，进行真空脱气和密封处理；(4)在完成步骤(3)后，将密封好的包套放入热等静压炉中进行等压烧结，得到晶须增强铝基复合材料，所采用的压力在50MPa～150MPa，烧结保温温度为铝或铝合金熔点的70％～95％之间，保温时间在1-6小时之间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保温时段内，前期的保温温度低于后期的保温温度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保温结束后分阶段冷却，先在2小时内降温至300-380℃，随后炉冷。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热等静压工艺为：先用1小时抽真空，然后3小时升温至500℃，压力也升至120MPa，从这个时间节点一直保压至保温结束；0.5小时升温至530℃，0.5小时升温至540℃，540℃保温4小时。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保温结束后，先在2小时内降温到350℃再随炉冷却。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，球磨参数：球料比(1～5):1，转速100～200转/分，球磨时间1-3小时。2CN110819917A说明书1/3页热等静压原位合成高长径比晶须增强铝基复合材料的方法技术领域[0001]本发明属于金属基复合材料制备领域，涉及一种利用球磨混粉和热等静压工艺相结合，原位合成晶须形貌且具有较高长径比的晶须增强铝基复合材料。背景技术[0002]铝作为地球上含量最丰富金属元素，是工业应用中仅次于钢铁的第二大类金属材料。纯铝具有的密度低、导电导热性能好、热稳定性好等特点，被广泛应用在汽车制造、航空航天零部件、建筑材料等领域。但是，纯铝的强度低，难以满足性能要求更高的实际生产及工程应用的需要。晶须作为一种常见的铝基复合材料的增强体，具有高强度、高硬度以及良好的机械性能等特点，被认为是一种理想的增强体。通过不同的制备工艺将晶须复合到铝基体中，得到晶须增强铝基复合材料，不仅克服了纯铝基体的种种缺陷，而且晶须增强铝基复合材料拥有轻质高强，良好的热稳定性，耐磨损抗疲劳等性能。[0003]原位法作为目前制备晶须增强铝基复合材料的一种主要工艺，它是直接在基体原料中加入合成晶须所需的原料，通过一定的方法混合后成型、烧结，在基体中原位生长出增强相的制备工艺。这种工艺能够解决晶须与基体润湿性差等一系列问题。但是由于采用化学反应的方式，通常制备的晶须在尺寸上不统一，长径比差异也较大，在基体中往往形成一部分颗粒和短棒。不能充分发挥晶须在基体中增韧的作用，其他形式的增强体对晶须的增强方式也产生了影响，改变材料的力学性能。如何控制晶须形貌和长径比是原位合成方式的重大挑战。[0004]原位法常用的是粉末冶金法，采用冷压烧结、放电等离子烧结、热压烧结、热等静压烧结等技术实现材料的制备。在上述技术中，前三种制备过程中未加压和轴向加压，不利于块体中颗粒的各向紧密接触，致使原子不能在各个方向均匀扩散，导致其他形式增强相的出现。热等静压(hoti