[发明专利]一种B4C/Al复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

铝基复合材料的研究开始于上个世纪50年代。近20年来，在理论上和技术上都取得了较大的成就。作为密度最小的常用陶瓷材料，碳化硼有望使复合材料的比模量和比强度比有大幅提高。目前对于B₄C/Al复合材料主要的制备工艺主要有粉末冶金法、搅拌铸造法、挤压铸造法、喷射沉积法等。这些方法各有优势，但是通过上述方法制备的B₄C/Al复合材料有如下不足：1)制备过程较长、成本较高、耗能较大；2)传统方法制备的B₄C/Al复合材料的体积分数受到严格限制，一般是制备体积分数较低的复合材料。上述缺点严重阻碍B₄C/Al复合材料的大规模制备和应用。所以，找到一种的更加快捷、高效制备B₄C/Al复合材料的方法，显得尤为重要。

现有工艺方法制备的B4C/Al复合材料的增强体体积分数范围窄，复合材料的力学性能差。

发明内容

本发明是要解决现有方法制备的B₄C/Al复合材料的增强体体积分数范围窄，复合材料的力学性能差的问题，提供一种B₄C/Al复合材料的制备方法。

本发明B₄C/Al复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、称料：按体积分数称取10％-85％的B₄C粉末和15％-90％的含铝材料；所述B₄C粉末的粒径为1-30μm，所述含铝材料为铝粉或铝合金粉；

二、混料：将B₄C粉末和含铝材料放入球磨罐中，利用行星球磨机进行球磨混粉，得到混合粉末；球料比为(3-5):1，球磨机的转速为200-500r/min，球磨时间为1-5小时；

三、干燥：将混好的粉末取出放入托盘中，置于干燥箱中进行充分干燥，干燥箱保持30℃恒温，干燥时间为24-48小时；

四、制备：将干燥好的混合粉末从干燥箱中取出，放入石墨模具中，随后将模具放入放电等离子烧结炉内进行烧结；烧结前炉内抽真空至2Pa，施加轴向压力为40-50MPa，以100℃/min升温至440-600℃并保温5min，然后随炉冷却，即得到B₄C/Al复合材料。

本发明的有益效果：

本发明选用SPS方法制备B₄C/Al复合材料，为制备B₄C/Al复合材料找到了崭新的方法，能制备组织均匀的B₄C/Al复合材料。

1、本发明方法制备的B₄C/Al复合材料的增强体体积分数能在很大范围内变化(10％-85％)，可有多种选择。

2、本发明方法的制备时间能够大幅缩减，在数十分钟内即可完成B₄C/Al复合材料的烧结，使B₄C/Al复合材料制备效率大幅提高。

3、本发明制备出的B₄C/Al复合材料力学性能优异。所制备的B₄C/2024Al复合材料经过T6处理后其最高弯曲强度超过了1100MPa。

附图说明

图1为试验一制备的B₄C/2024Al复合材料三点弯曲断口形貌；

图2为试验二制备的B₄C/2024Al复合材料三点弯曲断口形貌；

图3为试验三制备的B₄C/1060Al复合材料三点弯曲断口形貌。

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B₄C/Al复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、称料：按体积分数称取10％-85％的B₄C粉末和15％-90％的含铝材料；

二、混料：将B₄C粉末和含铝材料放入球磨罐中，利用行星球磨机进行球磨混粉，得到混合粉末；

三、干燥：将混好的粉末取出放入托盘中，置于干燥箱中进行充分干燥，干燥箱保持30℃恒温，干燥时间为24-48小时；