[发明专利]一种混杂增强三维准连续网状铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝基复合材料的制备方法。

背景技术

非连续增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、高导热、低热膨胀、耐磨、耐辐射等优异的综合性能，在航空、航天、空间、电子、信息、先进武器等高技术领域有巨大的应用潜力。然而非连续增强铝基复合材料未能得到广泛应用的主要原因是与传统材料相比，由于增强相均匀分布于铝基体中，导致复合材料的塑性低、韧性差。非连续增强铝基复合材料的塑性与相应未增强基体合金相比，几乎低了一个数量级。这使得非连续增强铝基复合材料作为工程构件使用非常不安全，而且二次加工比较困难，从而在生产形状较复杂的零部件时，大大增加了材料的成本。因此现有非连续增强铝基复合材料存在塑性低和韧性差的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有非连续增强铝基复合材料存在塑性低和韧性差的问题，而提出一种混杂增强三维准连续网状铝基复合材料的制备方法。

一种混杂增强三维准连续网状铝基复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、球磨：将粒度为50nm~5μm的氧化锆粉和粒度为50μm~200μm的铝合金粉放入球磨罐中，然后在球料质量比为(1~5):1和球磨转速为50r/min~200r/min的条件下球磨时间为1h~8h，即得到混合粉末；二、冷压：将混合粉末放入石墨模具中，然后在压力为2MPa~10MPa下冷压5min~20min；三、烧结：将冷压后的混合粉末连同石墨模具放入真空热压炉中热压烧结，然后抽真空至真空度为0.001Pa~0.01Pa，再以升温速率为5℃/min~20℃/min从室温升温至600℃~900℃，并在真空度为0.001Pa~0.01Pa、机械压力为20MPa~60MPa和温度为600℃~900℃下烧结10min~60min，然后随炉冷却至室温，退模后即得到混杂增强三维准连续网状铝基复合材料；步骤一中所述的粒度为50nm~5μm的氧化锆粉与粒度为50μm~200μm的铝合金粉的体积比为1:(10~100)。

本发明优点：一、本发明采用大尺寸铝合金粉和细小氧化锆粉为原料，采用低能球磨和粉末冶金相结合原位反应生成三维准连续网状分布（Al₃Zr+Al₂O₃）混杂增强铝基复合材料；解决现有非连续增强铝基复合材料强度高、刚度高，但塑性低、韧性差的问题；二、本发明制备的混杂增强三维准连续网状铝基复合材料中的增强相通过原位反应制备，因而与铝基体界面结合良好，界面无反应物，且增强相热力学稳定；而且增强相呈三维准连续网状分布于铝颗粒边缘，类似骨架，起到很好的增强作用；三、本发明采用大比例的铝基体则可以提供足够的塑性和韧性，因而混杂增强三维准连续网状铝基复合材料具有既强且韧；四、本发明制备的混杂增强三维准连续网状铝基复合材料抗拉强度为180MPa~240MPa，延伸率为1%~2%，与现有非连续增强铝基复合材料相比抗拉强度提高了50%～100%，延伸率提高了100%~300%。

附图说明

图1是试验一制备混杂增强三维准连续网状铝基复合材料1000倍扫的SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种混杂增强三维准连续网状铝基复合材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、球磨：将粒度为50nm~5μm的氧化锆粉和粒度为50μm~200μm的铝合金粉放入球磨罐中，然后在球料质量比为(1~5):1和球磨转速为50r/min~200r/min的条件下球磨时间为1h~8h，即得到混合粉末；二、冷压：将混合粉末放入石墨模具中，然后在压力为2MPa~10MPa下冷压5min~20min；三、烧结：将冷压后的混合粉末连同石墨模具放入真空热压炉中热压烧结，然后抽真空至真空度为0.001Pa~0.01Pa，再以升温速率为5℃/min~20℃/min从室温升温至600℃~900℃，并在真空度为0.001Pa~0.01Pa、机械压力为20MPa~60MPa和温度为600℃~900℃下烧结10min~60min，然后随炉冷却至室温，退模后即得到混杂增强三维准连续网状铝基复合材料。

本实施方式步骤一中所述的粒度为50nm~5μm的氧化锆粉与粒度为50μm~200μm的铝合金粉的体积比为1:(10~100)。