[发明专利]一种碳化硼铝复合材料及制备方法

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。