一种原位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CN110079689A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910371026.X(22)申请日2019.05.06(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处(72)发明人刘金铃朱欣欣赵科(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任公司51200代理人王沙沙(51)Int.Cl.C22C1/04(2006.01)C22C1/10(2006.01)B22F3/02(2006.01)B22F3/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种原位铝基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种原位铝基复合材料及其制备方法，包括以下步骤：步骤1：称取铝粉或工业铝合金粉，加入过程控制剂后球磨；步骤2：将步骤1中球磨完成后的混合粉体冷压成型，然后进行压力烧结；烧结完成后随炉冷却即可得到所需铝基复合材料；压力烧结，烧结温度为600～650℃，烧结过程中载荷为30～100MPa，保温30min；本发明结合粉末冶金工艺与高温下的铝氧反应，在低于熔点的温度下，通过固态扩散过程可控制备高密度均匀分散的Al-O针状相；使铝基复合材料在强度提高的同时，仍保持良好的韧性。CN110079689ACN110079689A权利要求书1/1页1.一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：称取铝粉或工业铝合金粉，加入过程控制剂后球磨；步骤2：将步骤1中球磨完成后的混合粉体冷压成型，然后进行压力烧结；烧结完成后随炉冷却即可得到所需铝基复合材料；压力烧结，烧结温度为600～650℃，烧结过程中载荷为30～100MPa，保温30min。2.根据权利要求1所述的一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述球磨采用行星球磨方式，球料比为10～50:1，转速为100～500rpm，球磨时间为10～50h。3.根据权利要求1所述的一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤1中过程控制剂质量与铝粉或工业铝合金粉质量的比值为1～10％：1。4.根据权利要求1所述的一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述过程控制剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇和甘油中的一种。5.根据权利要求1所述的一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤1球磨过程中采用密闭空气或氩气气氛保护。6.如权利要求1～5所述任一项权利要求制备得到的一种原位铝基复合材料，其特征在于，所述铝基复合材料由纳米结构Al-O针状相均匀分布于基体中构成，Al-O针状相长度为10～200nm，长径比为5～20:1；Al-O针状相与基体之间形成半共格界面。2CN110079689A说明书1/4页一种原位铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种原位铝基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]铝基复合材料因其高比强度、高比模量、良好的耐磨性、低热膨胀系数及尺寸稳定等特点，被广泛应用于制作航空航天、汽车工业的结构件、壳体和其他零部件。与纤维、晶须增强金属基复合材料相比，颗粒增强铝基复合材料同时还具有制备工艺简单、成本低廉、材料各向同性等优点，具有更加广泛的应用。[0003]颗粒增强铝基复合材料是常用的增强方法，按照颗粒的加入方式可分为外加法和原位自生法，外加法是指将已有的增强体通过机械法或其他物理法分布在铝基体中，如搅拌铸造法、压力浸渗法、粉末冶金法等。采用外加法易于控制增强颗粒的尺寸、含量和分布，但颗粒与基体之间的界面润湿性差、易发生界面反应，当增强体为纳米颗粒时，易于发生颗粒团聚、分散不均匀等问题，使材料性能降低。原位自生法是改善这种情况常用的方法，对于原位自生法而言，增强体是通过元素之间发生反应生成的，因此增强体与基体之间通常具有干净、无污染物、结合强度高的界面。目前常用的原位自生法主要有蔓延高温合成法、弥散放热法、直接反应法、接触反应法、混合盐反应法、反应喷射沉积法、反应挤压铸造法等。这些原位自生法通常在基体处于高温熔融状态下完成原位反应，难以控制增强体的尺寸和分布。一般得到的原位增强体都处于亚微米甚至微米尺寸，往往呈等轴晶状态。在反应生成增强体的同时易伴随有害副产物的生成，容易造成铸造缺陷等。发明内容[0004]本发明为了克服现有技术存在的缺陷，公开一种在低于熔点的温度下，通过固体扩散过程可控制备高密度均匀分散的纳米Al-O针状相增强的铝基复合材料。[0005]本发明采用的技术方案是：一种原位铝基复合材料制备方法，包括以下步骤：步骤1：称取铝粉或工业铝合金粉，加入过程控制剂后球磨；步骤2：将步骤1中球磨完成后的混合粉体冷压成型，然后进行压力烧结；烧结完成后随炉