[发明专利]纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用热注入方式在陶瓷增强体表面制备纳米氧化铋涂层的方法。

背景技术

金属基复合材料不仅具有较高的强度和模量，还具有良好的机械阻尼性能，是目前最具有发展前途的结构-功能型阻尼材料之一。如果以阻尼为目标，金属基复合材料可能不是最好的选择体系，但其集高模量与高阻尼于一身，是其它材料难以比拟的。特别是，复合材料性能的高度可设计性，令人们期望利用这一特点使具有优异力学性能和阻尼性能的复合材料在航天航空、精密仪表等领域中得到重要应用。

发明内容

本发明为了解决现有的金属基复合材料阻尼性能差的技术问题，提供了一种纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的制备方法。

纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的制备方法如下：

一、将硝酸铋溶解到浓硝酸中，加水稀释，得到硝酸铋溶液，硝酸铋溶液中硝酸铋的浓度为0.00005～0.5mol/L，硝酸的浓度为0.00001～6mol/L，所述浓硝酸的质量浓度为65～68%；

二、将陶瓷增强体分散到20～90℃的硝酸铋溶液中，按照陶瓷增强体与硝酸铋的质量比为10～80:1的比例添加，得到混合液；

三、配制浓度为0.0001～1mol/L氯化钠溶液或氯化钾溶液；

四、按照Bi离子与Cl离子的摩尔比为1:1～10的比例将氯化钠溶液或氯化钾溶液添加到步骤二的混合液中并搅拌，静置1～3h，过滤，然后将过滤后所得的增强体倒入温度为70～90℃、浓度为0.1～5mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌或超声震荡，过滤，清洗增强体至洗液呈中性后，将增强体倒入模具中压制，得到增强体的预制件；

五、将增强体的预制件在400～800℃的温度下，保温30～120min；

六、将经过步骤五处理的增强体的预制件放入模具中加热到450～525℃，将熔融的铝或铝合金浇入模具中同时加压，压力为80～200MPa，保压15～30min，即得纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料。

步骤二中所述的陶瓷增强体是碳化镁晶须、硼酸镁晶须或硼酸铝晶须。

步骤六中所述的铝合金为2024铝合金、6061铝合金或7075铝合金。

本发明制备纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的涂层的无机盐原料廉价，涂覆工艺简单，涂层尺寸细小。本发明采用挤压铸造的方法制备的米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料与未涂覆氧化铋的陶瓷相增强体/铝基复合材料相比室温阻尼性能提高2.5倍以上。

附图说明

图1是实验一中涂覆纳米氧化铋后硼酸铝晶须表面的扫描电镜照片；

图2是实验一中涂覆后纳米氧化铋硼酸铝晶须表面的物相分析图谱，图中●表示Al₁₈B₄O₃₃w，◆表示Bi₂O₃；

图3是实验一制备的纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的阻尼-应变谱图，图中☆表示Al₁₈B₄O₃₃w/Al的阻尼-应变谱图，★表示Al₁₈B₄O₃₃w/Bi₂O₃/Al的阻尼-应变谱图。

具体实施方式

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

具体实施方式一：本实施方式纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的制备方法如下：

一、将硝酸铋溶解到浓硝酸中，加水稀释，得到硝酸铋溶液，硝酸铋溶液中硝酸铋的浓度为0.00005～0.5mol/L，硝酸的浓度为0.00001～6mol/L，所述浓硝酸的质量浓度为65～68%；

二、将陶瓷增强体分散到20～90℃的硝酸铋溶液中，按照陶瓷增强体与硝酸铋的质量比为10～80:1的比例添加，得到混合液；

三、配制浓度为0.0001～1mol/L氯化钠溶液或氯化钾溶液；

四、按照Bi离子与Cl离子的摩尔比为1:1～10的比例将氯化钠溶液或氯化钾溶液添加到步骤二的混合液中并搅拌，静置1～3h，过滤，然后将过滤后所得的增强体倒入温度为70～90℃、浓度为0.1～5mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌或超声震荡，过滤，清洗增强体至洗液呈中性后，将增强体倒入模具中压制，得到增强体的预制件；

五、将增强体的预制件在400～800℃的温度下，保温30～120min；