[发明专利]一种耐高温低热膨胀系数的铝基/PMOS基复合层状材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温低热膨胀系数的铝基/PMOS基复合层状材料的制备方法，包括以下步骤：首先制得PMOS/莫来石/Si₃N₄杂化材料，然后通过在Al‑Cu‑Mg‑Si合金中加入Fe、Ni或Ag、Si₃N₄，制得铝基复合材料，最后将制得的PMOS/莫来石/Si3N4杂化材料、铝基复合材料、PMOS/莫来石/Si3N4杂化材料复合制得层状材料，层与层之间采用粘合层材料粘结而成，制得的层状材料在200‑400℃热处理，制得铝基/PMOS基复合层状材料。该发明制得的复合层状材料力学性能好，强度大，耐高温性能优异，热膨胀系数低。

技术领域：

本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种耐高温低热膨胀系数的铝基/PMOS基复合层状材料的制备方法。

背景技术：

在全世界要求节能环保的形势下，汽车工业向着低能耗、轻量化方向快速发展。以铝代钢是汽车轻量化方面一项重要的措施，铝合金材料不仅密度小，具有优异的耐腐蚀性、可焊接性能、吸能防震性能、成型性能和良好的表面处理性能等特点，而且易于回收再利用，是汽车工业实现减重、节能、环保和安全的首选材料。汽车上应用的铝部件主要为发动机和传动装置、热交换器、轮毂、车底盘和悬吊件、防护罩和车体结构件等。向铝中添加Mg、Si、Cu、Zn、Ni等元素配以适当的生产工艺可以获得高强度的铝合金材料，现在车用铝合金的强度可以达到500MPa以上，跟高强钢(力学性能在500～700MPa)相差不多，所以铝合金材料具有更高的比强度。有文献指出，在等强度设计条件下，使用铝合金制造的车辆，可使发动机气缸体和气缸盖减重30％～40％，全铝车身比钢车身轻40％以上，铝合金车轮减重达50％左右。

Al-Mg-Si-Cu合金是在Al-Mg-Si合金的基础上发展起来的，相对于Al-Mg-Si合金具有优良的力学性能，在抗蚀性和成形性等方面也表现出良好综合性能，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材或锻造成结构复杂的锻件。但是其耐高温性能以及热膨胀性能有待提高，且耐化学腐蚀性能差。

有机硅是一种无机有机杂化材料，兼具无机材料和有机聚合物的特性，例如耐高温性能好，又具有良好的耐候、耐臭氧、抗电弧、电器绝缘性、耐化学品腐蚀等性能，但是在500℃以上的应用环境中很难兼顾良好的耐高温性能与方便的室温固化性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种耐高温低热膨胀系数的铝基/PMOS基复合层状材料的制备方法，工艺条件温和，易于操作，制得的材料耐磨性能好，强度大，耐高温和热膨胀性能优异。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温低热膨胀系数的铝基/PMOS基复合层状材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PMOS、催化剂、莫来石粉体，Si₃N₄粉末加入到三辊研磨机中研磨混合，然后转移至模具中，在室温条件下固化处理2-6h，然后在200-700℃下热处理2-6h，制得PMOS/莫来石/Si₃N₄杂化材料；

(2)将Al锭、Cu锭、Mg锭、Si块、X组元按比例进行配置，在真空炉中，750-950℃、真空度≤10^-2Pa的条件下进行熔炼，制得Al-Cu-Mg-Si-X合金坯锭，然后对其进行气雾化制粉得到Al-Cu-Mg-Si-X雾化粉末；

(3)将上述制得的Al-Cu-Mg-Si-X雾化粉末和Si₃N₄粉末加入到三辊研磨机中研磨混合均匀，并将混合好的Si3N4/Al-Cu-Mg-Si-X粉末在压力100-200MPa，保压时间为10-30min的条件下进行冷静压成型，将冷等静压后的坯锭装入金属包套内，420-560℃下进行真空除气30-90min，然后对真空除气后的坯锭进行挤压成型，然后对挤压成型后的坯料进行固溶时效处理强化，得到铝基复合材料；