[发明专利]一种具有原位双相增强铝基复合材料的制备方法

说明书

一种具有原位双相增强铝基复合材料的制备方法，涉及一种铝基复合材料及其制备方法。目的是解决粉末冶金法制备的Ti₂AlC增强铝基复合材料的致密度低的问题。方法：首先称料，然后将Ti₂AlC粉末装入模具中进行冷压得到Ti₂AlC粉末预制体，将Ti₂AlC粉末预制体加热，同时铝金属融化，最后进行液态铝浸渗。本发明给实现了高强度、高硬度、高弹性模量铝基复合材料的制备。本发明适用于制备铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及一种铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

Ti₂AlC由于其各种优异的综合性能且在MAX相中密度最低，结构最简，成为了复合材料理想的增强体。目前采用Ti₂AlC增强铝基复合材料的文献报道还较少。在目前已报道文献中，Ti₂AlC-Al体系复合材料的制备方法均是通过抑制界面反应，从而降低界面反应中脆性相的产生，以改善材料塑性，主要制备方法是粉末冶金法，粉末冶金法为低温固相烧结，得到的材料的致密度低，制备的复合材料的致密度仅为其理论密度的96～98％。

发明内容

本发明目的是解决粉末冶金法制备的Ti₂AlC增强铝基复合材料的致密度低的问题，提出一种具有原位双相增强铝基复合材料的制备方法。

本发明具有原位双相增强铝基复合材料的制备方法按照以下步骤进行：

一、称料：称取Ti₂AlC粉末和铝金属作为原料，原料中Ti₂AlC粉末的体积分数为 5～45％，余量为铝金属；

二、预制体成型：将步骤一称取的Ti₂AlC粉末装入模具中进行冷压，得到Ti₂AlC粉末预制体；

冷压的过程中，加压的目的是使Ti₂AlC粉末在压力作用下致密紧实；保压的目的是使Ti₂AlC粉末预制体成型，保证粉末间隙大小维持稳定。并且该保压时间和冷却速度条件可以抑制晶粒长大，提高材料性能。

三、预热：将步骤二得到的Ti₂AlC粉末预制体带模具移至加热炉中，将加热炉的温度从室温升温至500～660℃并保温6～8h，得到预热的Ti₂AlC粉末预制体；在保护气氛下，将步骤一称取的铝金属加热至750～850℃，得到熔融的铝金属；

步骤三中铝金属由于熔融温度较高，液态铝的流动性较好，与Ti₂AlC粉末的润湿性能也得到改善，有利于后期复合材料制备；

四、液态铝浸渗：将步骤三中所得预热的Ti₂AlC粉末带模具置于压力机台面上，然后将步骤三所得熔融的铝金属倒入模具内预热的Ti₂AlC粉末预制体的上面，降低压力机压头进行浸渗，进行浸渗速度为4～5mm/s，待熔融的铝金属完全浸渗到预热的Ti₂AlC粉末预制体中，最后进行冷却和脱模，即完成。

步骤四中施加120～150MPa的压力，浸渗的速度为1～3mm/s，是通过大量的实验最终选定的参数，该浸渗能够确保熔融的铝金属充分浸渗到Ti₂AlC粉末间的微米间隙，从而保证增强体在基体中的均匀分布。