[发明专利]一种金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及复合材料制备领域，公开了一种金属基复合材料的制备方法，包括：材料的混合、将混合材料装入包套中、将包套放入模具中、将模具放入热压装置中，按照一定的温度、压力参数进行制备。本发明能够以低成本实现制备所得的复合材料具有致密化程度高、材料一致性好，各组元之间的界面的结合力较高，简单、快速、经济的优点。

(一)技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，特别是涉及一种金属基复合材料的制备方法。

(二)背景技术

通常情况下，制备合金或者金属基复合材料需要加热到高熔点组元的熔化温度以上，通过冶炼或者铸造的方法制得所需要的材料，这种方法需要大量的热能和高的设备投入，难以防止晶粒的异常长大。后来，人们通过粉末冶金的方法来进行材料的制备，其优势是成分容易调节，控制准确；缺点是由于高熔点组元的不易收缩，导致烧结得到的产品常常出现大量的孔洞结构。而在采用热压时，通常只能在相对较低的温度下进行，材料的界面结合强度低，不够致密；而如果温度较高，达到甚至超过低熔点金属组元的融化温度，液体常常被挤出模具，导致材料制备失败。液相浸渗也是人们后来大量采用的方法，通过制备出高熔点组元的预制件，然后对其进行低熔点金属组元的液相浸渗。液相浸渗基本能够制备出满足要求的材料或者复合材料，但其较长的生产周期和较高的生产成本，使得该方法制备出来的材料价格昂贵。

针对铸造或者冶炼过程中晶粒异常长大的问题，也经常采用喷射沉积法来解决，在液态喷射过程中高速气流会将粗大的晶粒打碎，使得沉积的晶粒变小；或者直接喷射低熔点金属组元液体，加入高熔点组元，直接沉积成型所需要的材料，该方法工艺参数较难控制，直接沉积会有大量的孔洞结构产生，该方法制备出来的材料必须通过二次挤压或者热等静压进行致密化，工艺复杂。而二次挤压或者热等静压采用的温度相对较低，在进行操作的过程中，材料处于固态。热等静压虽然设备昂贵，但该方法通过加高压制备出来的材料致密化程度高，材料一致性较好。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够以低成本实现制备所得的复合材料致密化程度高、材料一致性好，各组元之间的界面的结合力较高，并具有简单、快速、经济的金属基复合材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种金属基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)取高熔点组元粉末和低熔点金属组元粉末，混合均匀后得到混合粉末，其中高熔点组元占混合粉末的总体积比的40％～60％，备用；

(2)将步骤(1)制得的混合粉末装入一端封闭的包套中，封闭包套另一端，将包套装入模具内；

(3)将步骤(2)装入包套的模具放入热压设备中，加压至10～40MPa，以2～100℃/min的升温速率升温到低熔点金属组元熔点以下10～150℃，保温5min；

(4)在步骤(3)保温结束后，以2～100℃/min的升温速率升温至低熔点金属组元熔点以上0～100℃，同时降低压力，降低压力后热压设备内的压力保持在1～40MPa，保温1～10min；

(5)在步骤(4)保温结束后，以2～100℃/min的降温速率降低至室温；当降温至低熔点金属组元熔点以下10～150℃时，提高压力，使得热压设备内的压力保持在10～40MPa；

(6)在步骤(5)结束以后，开炉，从模具中取出包套，再从包套中取出样品，获得所需的金属基复合材料。

在本发明的具体实施例中，所述的高熔点组元包括碳化硼陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末、碳化锆陶瓷粉末、碳化钛陶瓷粉末、氮化钛陶瓷粉末、氮化锆陶瓷粉末、硅粉或钨粉中的一种或者其中两两组分的相互结合。

在本发明的优选实施方式中，所述的低熔点金属组元包括铝、铜、镁、铝合金、镁合金或铜合金中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：