[发明专利]一种铝合金复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，尤其涉及一种铝合金复合材料。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。而且，随着工业经济的飞速发展，对铝合金材料的需求也日益增多。但是，一般的铝合金材料的性能已经难以满足各方面的技术要求。而且，随着可持续发展理念的深入贯彻实施，如何在降低铝合金的使用量的情况下，还能提高其性能的研究成为了目前行业技术研究的热点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种机械强度、韧性、耐磨性等综合性能更好的铝合金复合材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种铝合金复合材料，所述铝合金复合材料主要由体积百分比为30-40％的碳化硼骨架和余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述铝合金复合材料包括体积比为5-10％的增强颗粒与体积比为30-40％的碳化硼骨架、余量的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成。

本发明铝合金复合材料包含碳化硼骨架增强层，碳化硼是一种陶瓷材料，具有良好的物理、化学性能和力学性能，近乎恒定的高温硬度、高模量、高耐磨性、抗氧化性、耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，在防弹材料、防辐射材料、高温耐磨和自润滑材料、特种耐酸碱浸蚀材料、切割研磨工具以及原子反应堆控制和屏蔽材料等方面有极大的应用前景和发展空间。但由于碳化硼材料的烧结温度过高、难以致密化及韧性低等缺点，限制了它的应用范围。因此，本发明将碳化硼材料与铝合金进行结合使用，不仅扩大了碳化硼的使用范围，而且将碳化硼的优点应用于铝合金材料中，制成强度、韧性、耐磨性等综合性能更优的铝合金复合材料，使铝合金能更好的运用于防弹材料、防辐射材料、高温耐磨和自润滑材料、特种耐酸碱浸蚀材料、切割研磨工具以及屏蔽材料等领域。

另一方面，本发明碳化硼骨架增强铝基制成的铝合金复合材料是一种网络交叉复合材料，与传统晶须、颗粒等增强铝合金材料相比，在长期服役过程中，这种网络交叉复合材料不会像颗粒、晶须增强的铝基复合材料一样，增强体存在容易从基体中拔出、脱落，磨屑形成硬磨粒的缺陷。因此，本发明的铝合金复合材料具有更好的综合性能。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述碳化硼骨架为三维网络碳化硼骨架，所述三维网络碳化硼骨架的孔径为300-500μm，孔隙率为80-85％。三维联结方式的三维网络碳化硼骨架可以与铝合金材料能更有效的结合，从而使复合材料获得更高的强度、断裂韧性，良好的耐磨性能以及耐热震性能等。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述碳化硼骨架的制备方法为：将多孔聚氨酯海绵表面浸涂碳化硼浆料制成坯体后烧结而成。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述烧结的温度为700-720℃，保温时间为30-40min。

在上述的一种铝合金复合材料中，升温至所述烧结的温度的升温速度为：先以10-20℃/min升温至220-250℃，然后以3-5℃/min升温至700-720℃。多孔聚氨酯海绵在220-250℃左右温度下开始分解，因此应该减缓升温速度，以免升温过快导致碳化硼胚体的坍塌、破坏。而碳化硼在600℃时已经开始氧化，影响预制体的性能。因此，合理的烧结温度和升温速度对碳化硼骨架的性能显得尤为重要。本发明的升温速度和烧结温度的控制得当，烧结得到的碳化硼骨架完整，多孔预制体孔型较好，空洞均匀，表面氧化硼生成较少，碳化硼骨架的性能相对较优。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述增强颗粒为氮化硼颗粒，所述氮化硼颗粒的粒径小于碳化硼骨架的孔径。在铝合金复合材料中添加增强颗粒是一种简单的物理增强方式，可以适当提高铝合金复合材料的耐磨性和其它力学性能。

在上述的一种铝合金复合材料中，所述真空无压浸渗的温度为1000-1200℃，保温时间为30-50min。

与现有技术相比，本发明铝合金复合材料结合了碳化硼材料与铝合金的优点，得到一种强度、韧性、耐磨性等综合性能更优的铝合金复合材料，使铝合金复合材料能更好的运用于防弹材料、防辐射材料、高温耐磨和自润滑材料、特种耐酸碱浸蚀材料、切割研磨工具以及屏蔽材料等领域。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

本实施例铝合金复合材料由体积比为30％的碳化硼骨架和70％的铝合金基体通过真空无压浸渗法复合而成。具体制备过程如下：