[发明专利]一种碳化硼铝复合材料及制备方法有效

专利信息
申请号: 202011070777.7 申请日: 2020-10-09
公开(公告)号: CN112176227B 公开(公告)日: 2021-08-13
发明(设计)人: 池海涛;黄铁明;黄祯荣;冯永平;张建雷 申请(专利权)人: 福建祥鑫股份有限公司
主分类号: C22C21/00 分类号: C22C21/00;C22C21/08;C22C32/00;C22C1/05;C22F1/04;C22F1/047;B22F1/00;B22F3/20;B22F3/24
代理公司: 泉州丰硕知识产权代理事务所(普通合伙) 35249 代理人: 朱剑虹
地址: 350119 福建省福*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 碳化 复合材料 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种碳化硼铝复合材料,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;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;所述复合材料是经过表面处理、球磨混粉、烧结、均匀后处理、热挤压、热处理等步骤制成的。本发明制得的复合材料的抗拉强度、延伸率显著优于现有技术制得的复合材料的抗拉强度、延伸率,且制备成本低、复合材料质量好、成品率高,可大力推广应用。

技术领域

本发明属于复合材料的制备技术领域,具体涉及一种碳化硼铝复合材料及制备方法。

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。

但是目前碳化硼铝复合材料制备方法主要包括熔体浸渗技术,粉末冶金制备,自蔓延高温合成。这些方法往往杂质含量较高,工艺过程复杂且能耗较高,成本较高。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。

中国专利申请文献“一种铝基复合材料及其制备方法”(申请号:202010127633.4)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。该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。但存在着抗拉强度、延伸率较差,无法满足应用需求的问题。

发明内容

本发明提供一种碳化硼铝复合材料及制备方法,以解决现有技术制得的碳化硼铝复合材料存在着抗拉强度、延伸率较差,无法满足应用需求的问题。

为了解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种碳化硼铝复合材料,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≤0.28%、Fe≤0.2%、Cu≤0.1%、Mn 0.7%-0.9%、Mg 6%-6.5%、Zn≤0.15%,Cr≤0.12%、Sc 0.11%-0.16%、Zr 0.1%-0.2%、Pm 0.03%-0.07%,其余为Al和其他不可避免的杂质元素。

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