一种碳化硅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*CN102676883A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102676883A(43)申请公布日2012.09.19(21)申请号201110427149.4(22)申请日2011.12.19(71)申请人河南科技大学地址471003河南省洛阳市涧西区西苑路48号(72)发明人王爱琴谢敬佩孙浩亮李继文王文焱李洛利(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119代理人牛爱周(51)Int.Cl.C22C21/00(2006.01)C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称一种碳化硅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碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法，其中碳化硅增强铝基复合材料是由以下体积百分比的原料制成：325目的碳化硅粉末20-25％，余量为500目的Al-30Si合金粉末。本发明的碳化硅增强铝基复合材料，选用合适的粒度配合的碳化硅粉末和Al-30Si合金粉末在压制烧结过程中容易结合紧密，避免气孔、裂纹等缺陷的出现，可以提高复合材料的致密性。另外本发明的制备工艺在真空条件下按所设程序分步升温、加压、保温，并在真空和高压状态下随炉缓慢降温至室温后撤去压力的技术方案，进一步提高了增强体与基体冶金结合，无气孔和裂纹缺陷，性能良好。CN1026783ACN102676883A权利要求书1/1页1.一种碳化硅增强铝基复合材料，其特征在于：是由以下体积百分比的原料制成：325目的碳化硅粉末20-25％，余量为500目的Al-30Si合金粉末。2.一种如权利要求1所述碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：1)在耐热模具的模腔内涂覆脱模剂，将碳化硅粉末与Al-30Si合金粉末混合后装入模具中，将模具放入真空热压烧结设备中抽真空，采用40MPa压力对模具内的混合粉料进行预压；2)在真空和40MPa压力维持下对模具加热，30分钟内由室温升温至250℃并保持30分钟；再在30分钟内由250℃升温至400℃并保持30分钟；然后在30分钟内由400℃升温至560-570℃保持，将压力调整为60MPa，每加压1小时停止加压20分钟，如此反复共保温3～4小时，停止加热；3)将模具在真空热压烧结设备中自然降温，降温过程中一直保持60MPa压力，温度降至350℃时停止加压，继续自然降温至200℃保温，调整压力为80MPa保温30分钟，停止加压，降温至室温；4)取出模具，脱模得到复合材料。3.根据权利要求2所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳化硅粉末与Al-30Si合金粉末采用行星球磨机进行混料。4.根据权利要求3所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述行星球磨机中球料比为1∶1，混料时间为2-3h。5.根据权利要求3所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述脱模剂是由75wt％石墨和25wt％机油混合而成。6.根据权利要求3所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述抽真空的真空度为0.01～0.02Pa。7.根据权利要求3-6任一项所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述真空热压烧结设备为真空钎焊机。2CN102676883A说明书1/4页一种碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种碳化硅增强的铝基复合材料，同时涉及一种该复合材料的制备方法，属于无机复合材料技术领域。背景技术[0002]近年来，碳化硅颗粒增强铝基复合材料以其特有的低膨胀性、高比强度、高比模量、高耐磨等优良性能，已逐步被航空航天工业所认可，同时在汽车的活塞和刹车系统等领域中也有广泛的应用。[0003]高体积分数的碳化硅颗粒增强铝基复合材料很难致密。而致密度是决定材料力学性能的重要因素。如何提高材料的致密度，是复合材料制备中非常关键问题。现有的制备方法大致可分为液态法和固态法两类。[0004]液态法主要有铸造法、喷射沉积法和渗透法。液态法中容易发生有害的界面反应3SiC+4Al→Al4C3+3Si；SiC颗粒存在铝液中，使溶液粘度提高，流动性降低，铸造时充填困难；而且，碳化硅颗粒与铝合金的相容性差，比重相差悬殊，容易在熔体中团聚或聚集，造成颗粒分布不均匀，影响铝基复合材料的性能。虽然在控制颗粒增强体的分布以及与铝基体的界面润湿性方面可以采用熔体搅拌法，但在后续冷却凝固过程中很难控制铝硅合金基体中初生硅相的析出与长大，大块状的硅颗粒使复合材料性能降低严重。通常SiCp/Al-30Si复合材料多采用固态法制备。[0005]固态法亦即粉末冶金法。以往我们多采用冷压制坯+烧结的工艺方法。将已经初步