[发明专利]一种全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料粉末冶金技术领域，具体涉及一种全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭及其制备方法。本发明采用三种不同粒径的铝合金粉搭配使用，铝合金超细粉和铝合金细粉能够填充铝合金粗粉之间的间隙，通过控制三者的配比，有利于提升坯锭的致密度；同时，铝合金超细粉和铝合金细粉与铝合金粗粉相比，具有更大的表面能，在特定配比范围内更有利于通过烧结法制备得到致密度高的坯锭。另外，本发明采用特定粒度和配比的碳化硅粉与铝合金粉搭配使用，能够更好地实现碳化硅在复合材料中的均匀分布，最大程度上提高增强效果。

技术领域

本发明涉及金属材料粉末冶金技术领域，具体涉及一种全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭及其制备方法。

背景技术

铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀以及成型性能好等优点，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。近年来，工业设计、制造以及应用对金属材料性能的要求越来越高，以铝等轻金属为基体的碳化硅增强复合材料因其密度低，高比模量、高比强度，还兼具低热膨胀系数、耐磨等功能特性，已成为军事国防、航天航空等高技术领域不可缺少的轻量化结构材料和功能材料，并在交通、电子、能源、环境等国民经济和高新技术领域获得了越来越多的应用。

目前，碳化硅增强铝基复合材料的制备方法包括铸造搅拌法、浸渗法或粉末冶金法，其中，粉末冶金法制备的碳化硅增强铝基复合材料存在致密度低的问题，现有技术中采用热压或热等静压的方式提高致密度，但却增加了工序，降低了生产效率，极大提高了设备资产投入，使制造成本大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭及其制备方法，本发明提供的全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭的相对密度高达99％。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭，由包括铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂的制备原料依次经球磨、冷等静压成型和真空无压烧结制备得到；

所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，铝合金细粉的D50为8～12μm，铝合金粗粉的D50为20～60μm；所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)；

所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％；

所述烧结助剂的添加量为所述铝合金粉质量的0.05～0.2％。

优选地，所述碳化硅粉包括碳化硅超细粉、碳化硅细粉和碳化硅粗粉，所述碳化硅超细粉的D506μm，碳化硅细粉的D50为6～12μm，碳化硅粗粉的D5012μm。

优选地，以所述碳化硅粉的质量为100％计，所述碳化硅超细粉的质量含量为0～50％，所述碳化硅细粉的质量含量为50～100％，所述碳化硅粗粉的质量含量为0～20％。

优选地，所述烧结助剂包括Zn粉、SnCu合金粉和AlZn合金粉中的一种或两种。

优选地，所述坯锭的相对密度为97～99％。

本发明提供了上述技术方案所述全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭的制备方法，包括以下步骤：

将铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂进行球磨，得到混合球磨料；

将所述混合球磨料进行冷等静压成型，得到压坯；

将所述压坯进行真空无压烧结，得到全致密碳化硅增强铝基复合材料坯锭。

优选地，所述球磨的球料体积比为(1～4)：1，转速为15～40r/min，时间为2～6h。

优选地，所述冷等静压成型的压力为100～250MPa，保压时间为2～8min。