[发明专利]一种空心碳化硅铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种空心碳化硅铝基复合材料的制备方法，包含以下步骤：1)原材料的准备：上下两块切割好的铝板、蜂窝铝芯、铝合金钎料、球体SiC微珠粉体、铝粉；2)焊接：在切割好的铝板表面涂上一层铝合金钎料，再将蜂窝铝芯放在铝板上，在560‑650℃氮气气氛下，焊接成一体；3)混料：将球体SiC微珠与铝合金粉体混合；4)填充物料：步骤2)已钎焊的蜂窝芯中，填充步骤3)混好的粉料，并盖上上铝板；5)烧结：将步骤4)得到的三明治结构复合材料生坯放入烧结炉内烧结得到铝基复合材料烧结件。本发明制备方法简单，利于推广和大规模生产，并且也适用于制备大型构件。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种空心碳化硅铝基复合材料的制备方法。

背景技术

轻量化由航空航天领域扩展到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。对于汽车而言，汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性和提升动能。另外，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。

目前，传统的轻量化材料主要为轻合金材料，例如铝合金、镁合金等。一般铝合金的密度在2.7g/cm³以上，使用复合材料的还要更高，无法满足低密度的要求。又如，铝锂合金的密度在2.6g/cm3，这是目前密度较低的铝合金，另外，虽然镁合金的密度在 1.8g/cm3左右，但是强度以及弹性模量较低，无法满足需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种密度低且强度高的空心碳化硅铝基复合材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种空心碳化硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备原材料

含铝的基板：采用纯铝板或铝合金板，有两块；

蜂窝铝芯板：呈蜂窝状；

铝合金钎料：按质量百分比计，包括以下组分：Cu：2～15％，Mg：0.2～10％，Si：0.2～10％，Zn：0～10％，余量为钎焊助剂；

球体空心SiC微珠；

铝合金粉体：按质量百分比计，包括以下组分：Cu：2～15％，Mg：0.1～10％，Si：0～30％，Zn：0～10％，Mn：0～2％，Sn：0～2％，Al：余量；

2)焊接：将其中一块基板的第一面涂覆有铝合金钎料，将蜂窝铝芯板放置在该基板的第一面上进行焊接；

3)混料：将球体空心SiC微珠与铝合金粉体进行混合形成混合粉，其中，球体空心SiC微珠体积百分比为10～75％；

4)填充物料：将步骤3)的混合粉填充至步骤2)中的蜂窝芯板的蜂窝孔中，并在蜂窝铝芯板上覆盖有另一块基板，从而形成中间层为蜂窝铝芯板与混料的复合材料生坯；

5)烧结：将步骤4)中的复合材料生坯进行烧结，从而得到复合材料烧结件。

优选地，步骤3)位于步骤2)之前，或者，步骤3)与步骤2)同步进行。

优选地，在步骤1)中，所述球体空心SiC微珠的松装密度为0.1～1.0g/cm³，抗压强度为10～200MPa，中位粒径为1～400um。球体空心SiC微珠的松装密度与粉的中位径和粉的壁厚有关；且壁越厚，强度与松装密度就会增加，导致最终的复合材料的强度与密度上升。

优选地，在步骤2)中，焊接温度为560～640℃。焊接温度过低或过高会造成“欠烧”或“过烧”，导致焊接部位结合性能较差。