[发明专利]一种铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝基复合材料及其制备方法，该复合材料按体积百分比包括：1％～15％碳化硼和85％～99％铝合金。其制备方法包括：表面处理、球磨混粉、烧结、均匀后处理、热挤压、热处理。本发明能够实现高品质，柔性界面铝基复合材料制备，且通过优化材料热热处理过程和挤压后型材的处理工程，实现高品质铝基复合材料型材的制备，该工艺过程流程简单、成本低、复合材料质量好、成品率高。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料技术领域，具体涉及一种铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天、国防、汽车以及交通等工业领域的快速发展，传统和金诸如铝合金、镁合金等的性能开发已经接近极限，而这些领域的轻量化要求则越来越苛刻，因此，传统合金面临被淘汰的风险。铝基复合材料具备高比刚度、高比强度、优异的耐高温性能、抗蠕变性能等，而受到广泛的关注。其中，碳化硼增强铝是一种极具发展潜力的复合材料，最主要的原因是碳化硼的不仅具备高硬度和高模量，更主要的是其密度仅为2.52g/cm³，低于铝合金，因此，碳化硼增强铝复合材料的密度会低于与基体同牌号的铝合金，在航空航天和汽车结构轻量化方面具有广阔的应用前景。

热挤压变形是提高材料质量、减少加工余量及降低生产成本的主要技术手段，然而当增强体加入铝合金基体中制备成复合材料后，复合材料的流动性显著降低，增强体和基体之间的界面极易在挤压过程中形成应力集中，这会导致复合材料内部形成大量的缺陷，造成铝基复合材料成品率偏低，甚至全部报废。

因此，亟需优化现有铝基复合材料的制备工艺和挤压成型工艺，多方面改善现有复合材料挤压型材的质量，综合降低成本，扩大其应用领域，为产业化的进行奠定基础。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种具有柔化界面的铝基复合材料及其制备方法，通过优化制备工艺，改善基体合金和增强体的界面结合状态，实现高品质、低成本、产业化。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种铝基复合材料，其特征在于，所述复合材料按体积百分比包括：1％～15％碳化硼和85％～99％铝合金。

根据上述的铝基复合材料，其特征在于，所述碳化硼包括平均粒径D₅₀为15μm的第一碳化硼和平均粒径D₅₀为0.5μm的第二碳化硼，所述第一碳化硼和第二碳化硼的体积比为7～9:1；所述铝合金包括平均粒径D₅₀为10μm的第一铝合金和平均粒径D₅₀为1μm的第二铝合金，所述第一铝合金和第二铝合金的体积比为6～8:1。

根据上述的铝基复合材料，其特征在于，所述铝合金为6系铝合金或2系铝合金。

一种如上所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

(1)表面处理：首先将按上述比例计算的第一碳化硼粉体和第二碳化硼粉体进行水洗，静置5min后去除洗涤容器内上层水体，如此反复2～3次；将洗涤干净的粉体进行烘干、加热、保温，冷却至室温；

(2)球磨混粉：将经步骤(1)得到的碳化硼粉体与第一铝合金粉体混合，置于球磨机中，保持一定的转速和时间，然后将第二铝合金粉体加入球磨机中，进行混合，保持一定的转速和时间，得到混合均匀的粉末；

(3)烧结：将经步骤(2)得到的粉末置于模具中冷压，然后将模具放入加热炉中加热、保温后，利用压力机进行热压，热压完成后冷却至室温脱模，得到铸锭；

(4)均匀化处理：将经步骤(3)得到的铸锭加热后，进行保温，保温结束后随炉冷却至室温；

(5)热挤压：将经步骤(4)得到的铸锭、挤压筒和挤压工模具分别保温后，进行热挤压，复合材料挤出后置于保温炉中，进行炉冷；