[发明专利]一种碳化硼铝复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种碳化硼铝复合材料，其特征在于，按体积百分比包括：81%-97%铝合金和3%-19%碳化硼；所述碳化硼包括平均粒径D50为18.2μm的第一碳化硼、平均粒径D50为7.8μm的第二碳化硼和平均粒径D50为0.3μm的第三碳化硼，第一碳化硼、第二碳化硼和第三碳化硼的体积比为10-12:3-5:1；所述铝合金包括平均粒径D50为12.6μm的第一铝合金、平均粒径D50为4.5μm的第二铝合金和平均粒径D50为0.6μm的第三铝合金，第一铝合金、第二铝合金和第三铝合金的体积比为9-13:5-7:1；

所述铝合金，以质量百分比计，其组成为：Si 0.25%、Fe 0.16%、Cu 0.07%、Mn 0.8%、Mg6.3%、Zn 0.13%，Cr 0.11%、Sc 0.15%、Zr 0.16%、Pm 0.06%，其余为Al和其他不可避免的杂质元素。

2.一种根据权利要求1所述碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、表面处理：按上述比例计算的第一碳化硼、第二碳化硼和第三碳化硼进行水洗，洗涤过程中，水洗的温度为58-72℃，静置6-7min后将洗涤容器内上层水体去除；前述步骤如此反复2-3次；洗涤干净的碳化硼置于烘干箱中进行烘干，烘干时间为14-17h；烘干后的碳化硼置于炉中加热，温度为600-700℃，时间为1-1.5h；

S2、球磨混粉：将步骤S1备用的碳化硼与第一铝合金粉体混合，置于球磨机中，球磨机转速为500-600转/分钟，时间为1.5-2.5h，然后将第二铝合金粉体加入球磨机中，进行混合，球磨机转速为300-400转/分钟，时间为1-1.5h，再接着将第三铝合金粉体加入球磨机中，进行混合，球磨机转速为150-250转/分钟，时间为1.5-2h，得到混合均匀的粉末；

S3、烧结：将经步骤S2得到的粉末置于筒状模具中，冷压至压力为8-18MPa，然后将模具放入加热炉中加热、保温时间为2.5-3.5h后，利用压力机进行热压，热压完成后冷却至室温脱模，制得铸锭；

S4、均匀化处理：将经步骤S3制得的铸锭，加热后，进行保温16-22h，保温结束后随炉冷却至室温，制得均质化处理后的铸锭；

S5：将步骤S4均质化处理后的铸锭置于挤压机中进行挤压，其中铸锭采用分段梯度加热方式加热；挤压筒头部的加热温度为475-485℃，中部的加热温度为460-470℃，尾部的加热温度为455-460℃；挤压模具温度为450-460℃，挤压速度控制为0.4-0.7mm/s，铸锭挤出后置于保温炉中，进行炉冷，其中，挤压后材料冷却速率控制为6-9℃/min，冷却至100℃以下后进行空冷，制得复合材料；

S6、热处理：将经步骤S5制得的复合材料进行保温、水淬火后时效。

3.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中洗涤干净的碳化硼置于烘干箱中进行烘干的温度为65-70℃。

4.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中将模具放入加热炉中加热至温度540-558℃。

5.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中利用压力机进行热压，压力为65-73MPa。

6.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中将经步骤S3制得的铸锭，加热520-550℃后，进行保温16-22h。

7.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中挤压筒的挤压比为60-65。

8.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S6中热处理工艺为：530-560℃下保温1.5-2.5h。

9.根据权利要求2所述的碳化硼铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S6中时效温度为180-195℃，时效时间为5-7h。