[发明专利]一种体积分数可控高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明是一种体积分数可控高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其制造步骤如下：将一定粒度分布的颗粒放入物理气相沉积设备中，在颗粒表面均匀涂覆界面阻挡层；随后继续在颗粒表面均匀涂覆金属涂层，形成金属包裹颗粒结构；将包裹态颗粒放入模具中，通过真空热压、热等静压或SPS成型等工艺，实现颗粒增强金属基复合材料的制备。从而获得体积分数可控、高分散性的颗粒增强金属基复合材料。本发明可以有效的保证高体积分数复合材料的制备；同时金属涂层均匀包裹颗粒，可以有效的保证成型过程中颗粒不会发生接触，保证了增强相的分布均匀，有助于实现高性能颗粒增强金属基复合材料的制备。

技术领域

本发明属于金属基复合材料研究领域，特别提供了一种体积分数可控、高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法。这种制备方法能制备高性能金属基复合材料。

背景技术

SiC颗粒增强金属基复合材料能综合金属和SiC各自的优点，可同时具有优异的结构承载功能、卓越的热控功能以及独特的防共振功能。利用SiC良好的承载能力和复合材料的耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高强度、高韧性等优异性能，广泛地应用于航天，化工，机械等领域，它综合了金属塑性、韧性以及陶瓷材料的高温度、硬度，高模量，耐腐蚀的优点，可在高温、腐蚀、磨损等苛刻的工作条件下使用。但由于制备工艺复杂和成本高的限制，长期以来只在有限的领域得到应用。随增强体成本降低和复合材料制备工艺技术的发展，金属墓复合材料的应用范围逐渐扩大。航天、航空领域应用的复合材料通常采用连续纤维增强的高比强金属基复合材料，性能优异，但成本较高且工艺复杂，对于工业应用的高温耐腐蚀金属基复合材料，人们更感兴趣的是非连续增强剂增强、增韧的复合材料，这是因为一方面非连续增强剂成本低，另一方面非连续增强剂增强金属基复合材料制备工艺简单，此外还可采用挤压，轧制等工艺进行二次加工，一般来讲，非连续增强剂增强的金属基复合材料用传统的粉末冶金工艺制备，即将金属墓体与增强剂均匀混合经液相烧结致密制备出复合材料，混合过程中的不均匀性，一方面将弱化增强剂颗粒、晶须与金属墓体的界面结合，另一方面影响烧结性和材料的性能。因此非连续增强剂增强的金属墓复合材料制备中的关健问题，一是增强剂与基体的界面相容性，另一是陶瓷增强剂在金属基体中的分散均匀性问题。

利用物理气相沉积的方法在颗粒表面均匀涂覆10-100μm的金属涂层，金属涂层的厚度决定了颗粒的体积分数，可以有效的保证高体积分数复合材料的制备；同时金属涂层均匀包裹颗粒，可以有效的保证成型过程中颗粒不会发生接触，保证了增强相的分布均匀。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供了一种体积分数可控、高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法，利用物理气相沉积的方法在颗粒表面均匀涂覆10-100μm的金属涂层，金属涂层的厚度决定了颗粒的体积分数，可以有效的保证高体积分数复合材料的制备；同时金属涂层均匀包裹颗粒，可以有效的保证成型过程中颗粒不会发生接触，保证了增强相的分布均匀。将包裹态的颗粒通过真空热压或热等静压成型，制备出体积分数可控，高分散性的颗粒增强金属基复合材料。

本发明的技术方案是：一种体积分数可控高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法，本方法中采用物理气相沉积工艺，物理气相沉积工艺中的基材为SiC颗粒，粒径尺寸为1-200μm；物理气相沉积工艺中包括界面阻挡层靶和金属靶，界面阻挡层靶能够在SiC颗粒表面沉积成阻挡金属相容于SiC基体界面的界面阻挡层；

该方法包括如下步骤：

步骤1、使用界面阻挡层靶，采用物理气相沉积工艺在SiC颗粒表面沉积形成界面阻挡层，包裹SiC颗粒；且在沉积过程中通过搅拌法或振动法使得包裹SiC颗粒的界面阻挡层均匀沉积；

步骤2、

使用金属靶，采用物理气相沉积工艺对具有界面阻挡层的SiC颗粒进行金属沉积，在沉积过程中通过搅拌法或振动法使得包裹SiC颗粒的金属层均匀沉积，沉积形成金属涂层；