[发明专利]纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件的制备方法及利用该预制件制备轻金属基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及预制件的制备方法以及利用该预制件制备轻金属基复合材料的方法。 

背景技术

金属基复合材料，特别是轻金属基复合材料具有巨大的应用潜力，有些材料已经应用在了航天、汽车以及民用工程领域内。这种材料具有高强度、高模量、低膨胀系数的同时又具有很好的延展性和可加工特性，但是，复合材料制备过程中受限于增强相的体系和性能，制备工艺较严苛，制备出来的复合材料易出现缺陷。造成这种情况的主要原因在于，现有复合材料中陶瓷增强体和基体的浸润性差，界面结合强度低，陶瓷增强体制备的预制件强度低，导致在制备过程中易产生缺陷，影响复合材料的力学性能，尤其是拉伸强度，经过对陶瓷增强体表面进行涂覆处理能够在一定程度上有所改善但效果不明显。 

发明内容

本发明是要解决现有方法制备的预制件强度低以及轻金属基复合材料的拉伸强度低的问题，提供纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件的制备方法及利用该预制件制备轻金属基复合材料的方法。 

本发明的纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件的制备方法按以下步骤进行：一、制备纳米氧化锆前驱体溶液；二、将陶瓷增强体与纳米氧化锆前驱体溶液进行混合，然后倒入模具内压制成型并在500～1000℃下进行烧结处理，烧结处理后陶瓷增强体与纳米氧化锆的质量比为(2～30)∶100，即得到纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件；其中陶瓷增强体为颗粒、晶须其中的一种，或颗粒和晶须按任意比的混合物，所述颗粒为锂霞石颗粒、Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、Si₃N₄颗粒、AlN颗粒和TiC颗粒中的一种或几种按任意比混合的混合物；晶须为9Al₂O₃·2B₂O₃晶须、2MgO·B₂O₃晶须、SiC晶须、AlN晶须、Si₃N₄晶须、CaSO₄晶须和CaCO₃晶须中的一种或几种按任意比混合的混合物。 

纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件制备轻金属基复合材料的方法按以下步骤进行：一、将轻金属加热熔化，得到轻金属溶液；二、将纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件放入模具中，然后预热至温度为400～600℃；三、然后在温度为800～1000℃的条件下，将轻金属溶液浇铸进模具，其中纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件与轻金属溶液的体积比为(20～40)∶100；四、在压力为100MPa的条件下进行挤压铸造，即得轻金属基复合材料；其中轻金属为纯铝、 铝合金、纯镁或镁合金。 

本发明将纳米氧化锆和陶瓷增强体混合制备预制件，使预制件的压缩强度提高了50～100％，通过提高预制件的强度减少了复合材料缺陷的产生，并且利用该预制件制备轻金属基复合材料可以使复合材料的的拉伸强度提高5～20％。 

附图说明

图1是不同的陶瓷增强体制备的预制件的抗压缩强度对比图； 

图2是工业纯铝及被不同方法增强后抗拉强度对比图。 

具体实施方式

本发明的技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。 

具体实施方式一：纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件的制备方法，其制备方法通过以下步骤实现：一、制备纳米氧化锆前驱体溶液；二、将陶瓷增强体与纳米氧化锆前驱体溶液进行混合，然后倒入模具内压制成型并在500～1000℃下进行烧结处理，烧结处理后陶瓷增强体与纳米氧化锆的质量比为(2～30)∶100，即得到纳米氧化锆/陶瓷增强体预制件；其中陶瓷增强体为颗粒、晶须其中的一种，或颗粒和晶须按任意比的混合物，所述颗粒为锂霞石颗粒、Al₂O₃颗粒、SiC颗粒、Si₃N₄颗粒、AlN颗粒和TiC颗粒中的一种或几种按任意比混合的混合物；晶须为9Al₂O₃·2B₂O₃晶须、2MgO·B₂O₃晶须、SiC晶须、AlN晶须、Si₃N₄晶须、CaSO₄晶须和CaCO₃晶须中的一种或几种按任意比混合的混合物。