[发明专利]一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料及制备

说明书

本发明涉及一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备与应用，所述铝基复合材料包括作为基体的铝基体以及作为增强体的硅酸盐颗粒和SiC颗粒，所述硅酸盐颗粒位于铝基体和SiC颗粒之间，所述硅酸盐颗粒呈非晶相。所述铝基复合材料采用粉末冶金方法或熔炼铸造方法制备得到，所述硅酸盐颗粒在550‑650℃下，通过水冷淬火呈非晶相。与现有技术相比，本发明中呈非晶相的硅酸盐基陶瓷颗粒能修饰界面并起到了“粘结剂”的作用，提高了SiC/Al界面润湿性，改善了微观结构的均匀性，进而改善了材料性能。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料领域，具体涉及一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备与应用。

背景技术

铝基复合材料作为一种轻量化复合材料，具有质量轻，磨损量低，导热性能以及抗热疲劳性能好的优点，在金属基复合材料的研究中占据了关键的地位，广泛应用于汽车业、航天航空等领域。近年来，颗粒增强铝基复合材料得到了快速的发展，该材料通过改变增强颗粒的种类、含量、尺寸等来实现铝基材料不同的力学和使用性能。目前，在铝基复合材料中引入的增强体颗粒主要包括陶瓷颗粒、碳纳米管、纳米线和石墨烯等，但增强体和铝基之间的截面结合力较弱，在较为严苛的条件下，增强体会从基体上脱落，使得材料的性能大幅度下降。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备与应用，呈非晶相的硅酸盐颗粒提高了SiC/Al界面润湿性，改善了微观结构的均匀性，使铝基复合材料具有优异的布什硬度和抗弯强度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料，所述铝基复合材料包括作为基体的铝基体以及作为增强体的硅酸盐颗粒和SiC颗粒，所述硅酸盐颗粒位于铝基体和SiC颗粒之间，所述硅酸盐颗粒呈非晶相。其中，铝基复合材料的厚度为10-15mm，铝基体的厚度为10-15mm，铝基复合材料的厚度和铝基体的厚度一致，取决于工艺，硅酸盐颗粒的粒径为58-45um，SiC颗粒的粒径为10-20um。

优选地，所述铝基体为铝合金。

优选地，所述铝基体为硅铝合金，所述硅铝合金中，Si元素的质量百分比含量为15-25％。含有过高Si含量的铝基体不利于整体性能，含有过低Si含量的铝基体与SiC颗粒之间会产生有害相Al₄C₃。

优选地，所述铝基复合材料中，SiC颗粒的质量百分比含量为15-20％。

优选地，所述铝基复合材料中，硅酸盐颗粒的质量百分比含量为10-20％。

优选地，所述铝基复合材料中，SiC颗粒的质量百分比含量为20％，硅酸盐颗粒的质量百分比含量为10％。

优选地，所述硅酸盐颗粒包括硅酸盐基陶瓷颗粒和天然硅酸盐颗粒，某些天然的硅酸盐颗粒材料，例如棕榈壳灰，稻壳灰等，这些材料的主要成分和硅酸盐基陶瓷颗粒接近，可以达到类似的效果。

优选地，所述硅酸盐基陶瓷颗粒包含SiO₂、CaSO₄、H₃BO₃、Na₂O或MgO中的一种或多种。所述硅酸盐基陶瓷颗粒中还包含Al₂O₃等成分，但这些成分的含量对硅酸盐基陶瓷颗粒形成非晶相影响细微，因此不对这些成分的含量进行限定。