[发明专利]铝复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及铝复合材料的制造方法，更具体地涉及至少一种性质优异的铝复合材料的制造，所述性质例如塑性可加工性、导热性、室温或高温下的强度、高刚性、中子吸收能力、耐磨性或低的热膨胀性。

背景技术

当使用粉末冶金法制造含有作为基相的铝的复合材料时，将作为加强材料的陶瓷颗粒A1₂O₃、SiC或B₄C、BN、氮化铝和氮化硅混合到形成基相的铝粉中，然后将该混合粉末装入到罐中并且冷压等，然后脱气或烧结以形成期望的形状。烧结法包括简单加热法、诸如热压的加热压缩法、诸如热挤压的通过热塑加工的加压烧结法、热锻和热轧、压缩时通电的烧结方法以及这些方法的组合。此外，烧结和脱气能够同时进行。

专利文献1：JP 2001-329302 A

发明公开

本发明解决的问题

近年来，已经开发出了铝复合材料，不仅由于其强度，而且还用于需要高杨氏模量、高耐磨性、低的热膨胀性以及辐射吸收能力的其它用途。通常，能够通过增加具有所需功能的陶瓷的含量来增加每一功能，但是简单地增加含量能够严重降低塑性可工作性，例如烧结能力、挤压能力、轧制能力和锻造能力。

因此，已经设想预成形陶瓷的方法，使用铝合金熔融物浸渍、然后将高浓度陶瓷均匀地分散于基相中，但是由于熔融物不充分的浸透以及固化过程中形成收缩，此方法具有可能出现缺陷的缺点。

考虑到上述情况开发了本发明，并且本发明的目的是提供能够容易地制造含有高陶瓷含量的铝复合材料的方法，所述高陶瓷含量例如是10％质量比。

本发明的另一目的是提供通过使用金属板材覆盖铝-陶瓷复合材料而更加易于塑性加工的铝复合材料的制造方法。

本发明的另一目的是提供当对覆层铝-陶瓷复合材料进行轧制时，能够可靠地防止裂缝等产生的铝复合材料的制造方法。

本发明的另一目的是提供能够实现高生产率的铝复合材料的制造方法。

为了本说明书的目的，铝既指铝合金又指纯铝。

此外，本发明的制造方法不限于制造具有高含量加强材料的铝复合材料，并且还能够用于制造具有低含量加强材料的铝复合合金，所述低含量例如0.5％质量比。

解决问题的方法

制造本发明铝复合材料的方法，其特征在于所述方法包括(a)混合铝粉和陶瓷颗粒以制备混合材料的步骤；(b)电流加压烧结所述混合材料和金属板材以形成覆层材料的步骤，其中金属板材覆盖烧结体；以及(c)将所述覆层材料进行塑性加工以得到铝复合材料的步骤。

通常，陶瓷颗粒比铝硬得多。因此，当塑性加工含有大量陶瓷颗粒的铝粉烧结体时，表面上的陶瓷颗粒能够是损伤的原点，并造成塑性加工材料中出现裂缝。此外，它们能够引起挤压模、轧辊、锻模等的磨损。然而，在本发明中，在塑性加工步骤之前，使用金属板材覆盖铝粉和陶瓷颗粒的混合材料、电流加压烧结，然后使用金属板材覆层含有陶瓷的铝烧结体的表面，然后在该状态下进行塑性加工。使用该方法，表面上将不存在可能是损伤原点或磨损冲模等的陶瓷颗粒，因此形成良好的塑性加工材料。此外，通过电流加压烧结的方法使含有陶瓷的铝粉被金属板材覆层，因而在含有陶瓷的铝材和金属板材之间存在紧密的接触，从而在含有陶瓷的铝材和金属板材之间提供良好的导热性和导电性。此外，即使进行热塑性加工，也不会在金属板材和含有陶瓷的铝材之间出现缺陷，因此无需在热塑性加工后分离金属板材。

在本发明的优选实施方案中，上述步骤(b)包括将上述的混合材料以与金属板材接触的状态和金属板材一起装入到成形模中，并且进行电流加压烧结同时使用冲头进行压缩并施加电压。此处，这可能涉及在一对金属板材之间夹入所述的混合材料、在成形模中装入被冲头压紧的金属板材以及压缩混合材料和金属板材，或者作为另一方法，将混合粉末置于具有与底部板材相对的盖板材的金属容器中，在成形模中装入具有被冲头压紧的底部板材和盖板材，并压缩混合材料和容器。

在本发明的另一优选实施方案中，上述步骤(b)可以涉及制造混合材料和金属板材的至少两个组合体并且对以堆积状态装入成形模中的的上述至少两个组合体进行电流加压烧结，以同时成形至少两个覆层材料，并且该方法能够显著提高生产率。此处，与冲头运动方向垂直的至少一个间隔部件能够分隔成形模中的接收空间以限定至少两个间隔间，将上述的至少两个组合体装入到上述至少两个间隔间中以进行电流加压烧结。