纳米AlN颗粒增强混晶耐热铝基复合材料及制备方法.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CN110592412A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201910994607.9(22)申请日2019.10.18(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号申请人山东迈奥晶新材料有限公司(72)发明人聂金凤陆峰华刘相法(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人张玲(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C21/06(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称纳米AlN颗粒增强混晶耐热铝基复合材料及制备方法(57)摘要本发明属金属材料领域，涉及一种高强高韧耐热AlN颗粒增强铝基混晶复合材料及其制备方法。该材料以铝为基体，在铝基体中原位构筑两种细化程度不同、硬度不同的铝晶粒，粗晶中成分基本为工业纯铝，细晶区域中为固溶有镁元素的铝-镁合金和AlN纳米颗粒，Mg元素质量百分比为0.72～10.80，AlN的质量百分比为0.80～12.3，尺寸为10nm～300nm。软硬晶粒之间产生显著的背应力强化，结合自生的AlN纳米粒子协同作用，获得高强高韧耐热铝基复合材料。本发明制备的复合材料综合性能优异，具有良好的工业应用前景，结合镁的固溶强化及AlN纳米粒子的协同作用，获得高强高韧耐热铝基复合材料。CN110592412ACN110592412A权利要求书1/1页1.一种纳米AlN颗粒增强混晶耐热铝基复合材料，其特征在于，所述复合材料的组份为：AlN的质量百分比为0.80～12.30，Mg元素质量百分比为0.72～10.80，其余为Al；所述复合材料的基体为铝，基体晶界及晶内包含大量原位自生的AlN增强颗粒，镁元素固溶于AlN增强颗粒周围基体中；材料组织整体呈粗晶和细晶交替分布的条带状组织，其中细晶带为固溶镁元素的AlN增强颗粒富集带，粗晶带为AlN增强颗粒贫乏带。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中AlN的尺寸为10nm～300nm。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述粗晶尺寸为1μm～10μm，细晶尺寸为200nm～1μm。4.一种制备权利要求1-3任一项所述的复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：粉末预处理，得到原始粉末；步骤(2)：烧结处理：对步骤(1)得到的原始粉末进行热等静压烧结，得到烧结块体；步骤(3)：固溶处理：将步骤(2)得到的烧结块体置于热处理炉中进行固溶处理；步骤(4)：成型处理：将步骤(3)固溶处理之后的块体置于热处理炉中进行保温处理，保温之后进行热挤压，得到粗晶和细晶交替分布的条带状复合材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：按以下质量百分比准备所需原料：粒度≤50μm的铝粉84.50～98.75、粒度≤2μm的氮化镁粉1.00～15.00，粒度≤3μm的活性炭0.25～0.50，其中活性炭为活性剂，进行球磨混合；将球磨混合之后的复合粉末后进行除气包套。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的热等静压烧结在真空和惰性气体保护氛围下进行。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)的热等静压烧结的压力条件为50～200MPa，烧结温度500～650℃，烧结时间0.5～24h。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中固溶处理的固溶温度为300～400℃，固溶时间为2～4h。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的保温处理的保温温度300～420℃，保温时间15～30min。10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的热挤压的挤压比为10～60。2CN110592412A说明书1/5页纳米AlN颗粒增强混晶耐热铝基复合材料及制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料领域，具体涉及一种纳米AlN颗粒增强混晶耐热铝基复合材料及制备方法。背景技术[0002]铝及铝合金具有优良的综合性能，如良好的耐蚀性，良好的塑性和加工性能。此外，铝合金材料也具备较好的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用。工业纯铝抗拉强度很低，一般仅有80～100MPa，其断裂延伸率可以达到40％左右；而2×××、7×××等系列铝合金具有较高的强度和硬度，但其断裂延伸率相比工业纯铝要低。大量研究表明，析出强化型铝合金基体中