[发明专利]一种含锆的碳化硼‑铝合金复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料，其特征在于：以质量百分比计包括下述组分：

碳化硼55-80％；

含锆铝合金20-45％；所述含锆铝合金中，锆元素的质量占含锆铝合金总质量的0.2-1％；

其制备方法为：将孔隙率为20-45％的碳化硼基体与含锆铝合金接触后；置于烧结炉内，在保护气氛下，升温至800-1200℃后，保温烧结；得到含锆的碳化硼-铝合金复合材料；所得含锆的碳化硼-铝合金复合材料以5-15℃/min的升温速率升温至500-700℃，保温20-50分钟后淬火，烘干，然后进行时效处理，得到经淬火-时效处理的含锆的碳化硼-铝合金复合材料；淬火前，淬火介质的温度为0-30℃；所述时效处理时，控制温度为200-400℃，控制时间为2-6小时；

所述空隙率为20-45％的碳化硼基体是通过下述步骤制备的：

步骤A

按质量百分比称取

碳化硼粉A 55-74％；

碳化硼粉B 23-45wt.％；

氮化硼粉 1-3％；

将称取的碳化硼粉A、碳化硼粉B、氮化硼粉混合均匀后，压制成型，得到碳化硼素坯；压制成型时，控制压力为50-120MPa；所述碳化硼粉A的粒径为4.5-6.5μm；所述碳化硼粉B的粒径为3-4μm；所述氮化硼粉粒径0.1-0.2μm；

步骤B

将步骤A所得碳化硼素坯置于烧结炉内，在保护气氛下，于1600-2000℃烧结，得到孔隙率为20-45％的碳化硼基体。

2.根据权利要求1所述的一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料，其特征在于，所述含锆铝合金以质量百分比计包括下述元素：

铜 4-6％、

锰 0.5-1.5％，

钛 0.1-0.6％，

锆 0.2-1％；

余量为铝。

3.根据权利要求1所述的一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料；其特征在于：步骤A中，将称取的碳化硼粉A、碳化硼粉B、氮化硼粉置于球磨罐内，进行球磨；得到混合均匀的混合粉体；

所述球磨为湿磨，湿磨时，

所用球磨介质选自乙醇、蒸馏水中的至少一种；湿磨时，碳化硼粉A、碳化硼粉B、氮化硼粉的质量之和与球磨介质的质量比为1-1.5：1，

所用磨球的材质选自硬质合金、轴承钢球中的一种，湿磨时，碳化硼粉A、碳化硼粉B、氮化硼粉的质量之和与磨球的质量比为1：6-10，

控制转速为100-300转/min、控制球磨时间为3-5小时。

4.根据权利要求1所述的一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料；其特征在于：步骤B中，将步骤A所得碳化硼素坯装于石墨罐中后移至石墨电热的真空烧结炉内，抽真空至炉内气压小于0.1Pa后充入氩气，开始升温；升温至1600-2000℃后保温60-150min，随炉冷却，得到孔隙率为20-45％的碳化硼基体。

5.根据权利要求1所述的一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料；其特征在于；含锆铝合金是通过下述方案制备的：

按设计组分，配取纯铝、纯铜、铝锰、铝钛和铝锆中间合金后清洗，干燥，放入电弧熔炼炉，抽真空至0.01Pa以下后充氩气保护，采用非自耗电弧加热反复熔炼3-5次，冷却、取出、冷轧制得含锆铝合金。

6.根据权利要求1所述的一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料；其特征在于：所得经淬火-时效处理的含锆的碳化硼-铝合金复合材料的硬度为750-1330HV，致密度大于等于99％；密度小于2.7g/cm³。