[发明专利]一种纳米氮化铝增强7075铝合金的热压方法

说明书

一种纳米氮化铝增强7075铝合金的热压方法，在酸性环境下，利用敏化液在纳米AlN_np表面吸附Sn²⁺离子，并在后期活化过程中得到以纳米AlN_np为核心，表面吸附的Pd‑Sn为化学镀反应中心的壳型颗粒，最后经过化学镀得到Cu包覆纳米AlN_np颗粒。所得粉末与7075铝合金粉按所需比例混合球磨并冷压得到冷压坯料。将冷压坯料放入石墨模具中进行真空热压烧结。将所得热压坯料通过热挤压机进行塑性热变形处理，得到挤压坯料，随后将挤压坯料再次进行等径角挤压处理，得到高性能产品。本发明所制备的产品具有优良的机械性能，同时，本发明具有简单、安全、易于操作和可控等优点。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、低密度、耐磨性以及低成本等优点而成为很有前景的新型材料之一，因而在汽车工业、航空航天、电子、军工、体育等许多领域得到了广泛的应用。其中，氮化铝增强铝基复合材料成为金属基复合材料中备受瞩目、研究最多、潜在应用最广的复合材料。

大量的研究发现，当增强体的尺寸达到微米级时，复合材料的力学性能随着增强体含量的增加而下降，较弱的结合界面及因增强体团聚而诱发裂纹粗化是导致性能下降的主要原因。近年来，有研究者发现，加入少量的纳米尺寸的增强体可以大大地提高复合材料的力学性能，比如：较高的比强度、较好的高温性能、抗蠕变、抗腐蚀等等。

随着金属基复合材料制备手段的日新月异，其制备过程中的各种问题也暴露无遗，例如界面上脆性相的析出，强烈的界面反应导致增强体的损耗，增强体的形貌对复合材料综合性能的影响，增强体与基体之间的载荷传递等。在这些问题中复合材料的界面几乎是一个永恒的话题。同时，以液相参与的复合材料制备工艺中，液-固两相的润湿性显得尤为重要，一方面决定了复合材料制备的难易程度，另一方面又间接地反映了复合材料的综合性能。尤其对于纳米颗粒而言，较大的体表比、纳米颗粒间的范德华力及与金属熔体较差的润湿性使得纳米增强体很难均匀地分布及分散在金属熔体中。因此，统观整个复合材料的制备工艺，对于界面问题和润湿性的研究是制备性能优异复合材料的前提和基础。

在公开专利号106350753B，名称为：“一种单质铜包覆晶须碳纳米管/镁基复合材料半固态坯料的制备方法”中。利用化学吸附对碳纳米管进行预处理得到镀铜的碳纳米管。再引入超声分散并熔铸得到复合材料。事实上该方法由于化学吸附的局限性，对人体伤害较大，并且还需要单独对碳纳米管羧基化，生产周期长，成本高，不利于大批量的生产，具有一定的局限性。

在公开专利号104532032A，名称为：“一种基于复合振动技术制备纳米氧化铝增强铝基复合材料半固态浆料的方法”中。利用球磨的机械合金化作用对纳米氧化铝进行预处理得到包覆Mg的复合颗粒。再引入超声分散并熔铸得到复合材料。事实上该方法由于Mg与纳米氧化铝是通过物理机械方式结合，其结合强度较弱，包覆效果并不好，为后续生产带来一定的随机性。

发明内容

本发明的目的是提出一种纳米氮化铝增强7075铝合金的热压方法。

本发明利用化学镀法在纳米氮化铝表面包覆一层金属铜，在球磨及真空热压的过程中使得纳米增强相均匀地分散在基体中，并通过热塑性挤压和等径角挤压得到性能优异的产品。该方法成本低，能够大批量生产。同时，所形成的Al/AlN_np界面通过金属铜层稳定结合，结合性能较好，所得的复合材料晶粒细小，机械性能优异。

在热压的过程中Cu包覆纳米AlN_np颗粒的含量、环境的控制以及工艺参数的确定非常重要，这三个环节环环相扣，都直接影响产品的质量。