[发明专利]一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，涉及金属基复合材料制备领域。此方法采用将碳化硅颗粒在1100℃保温4h预处理，冷却后进行球磨，将基体材料铝合金在炉内加热至熔化，经过精炼处理、除气处理后在680℃‑700℃加入碳化硅，使用一种新型液态搅拌装置复合搅拌，搅拌完成后升温至720℃‑740℃浇注，得到一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料。该方法可有效提高碳化硅颗粒的分布均匀性，得到缺陷少、力学性能好的碳化硅增强铝基复合材料，且制备方法简单、可操作性强，采用此方法可以有效提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备工艺水平，提升规模化生产效率、降低生产成本及能耗，在工业生产中具有实用价值。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，具体涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有密度低、比强度高、比刚度高、耐磨性好，热膨胀系数低、弹性模量高且导热性良好等优点，在军工领域被大量应用于航空、航天、船舶材料，在民用领域常用于车轮制动盘材料等，具有广阔的实际应用前景，是一种极具应用潜力的新型材料。

固态制造法和液态制造法是目前颗粒增强铝基复合材料的主要生产方式，固态制造法就是粉末冶金法固相烧结，液态制造法常见的是搅拌熔铸法、压力铸造法、原位自生成技术等。其中搅拌熔铸法工艺简单、生产成本低、适合大规模生产。在国际上普遍关注的、应用最多的是铝基复合材料，由于铝基材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、热膨胀系数低，热稳定性和导热、导电性能良好，优良的耐磨耐腐蚀性能，决定了它作为复合材料的母体是最佳的选择。而且铝的储存量巨大，有较好的成型性及加工性便于加工和处理。因此使用铝基体作为制备和生产复合材料符合当今时代发展方向的趋势。

在液态搅拌法制备复合材料的过程中，由于碳化硅颗粒与铝合金基体润湿性差，这是导致制备出的复合材料中碳化硅颗粒极易团聚的原因，碳化硅颗粒与气体的润湿性好于与铝合金基体，故导致大量的气体吸附容易出现气孔偏多现象，这些因素严重影响复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，解决在制备过程中碳化硅颗粒难加入、易团聚的问题，而提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，可以使碳化硅与铝基体之间有良好的润湿性，且碳化硅颗粒分布均匀，制备的复合材料力学性能优异。

为实现以上的目的，本发明提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其原料包括粒径在5μm-20μm的工业碳化硅粉、铸造铝合金材料，所述碳化硅粉在所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料中的重量百分比为1%-30%。

本发明还提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，按照以下步骤完成：

（1）选用粒径范围在5μm-20μm的工业碳化硅颗粒，用耐高温容器盛放置于高温箱式炉内，进行高温烘烤处理，设置加热温度为1100℃，保温时间4h-6h，结束后取出空冷至室温，得到经过预处理的碳化硅粉末。

（2）将步骤（1）制得的碳化硅粉末置于行星式球磨机的球罐内，进行球磨，球磨时间30min-60min，球磨后得到无结块、分散均匀的细粉。

（3）将步骤（2）球磨后的碳化硅粉末置于高温箱式炉内预热，温度为350℃-450℃保温。

（4）将铸造铝合金放入坩埚并在电阻炉上加热至760℃-790℃熔化。在720℃-760℃，向铝液中加入0.4%-0.8%铝磷变质剂进行变质处理。所述的铝合金为铸造铝合金，其中铝硅系合金最为常用，基体成分均按照国标（GB/T）及美标（ASTM）的相关规定执行但不仅限于此。

（5）在750℃-790℃，采用喷粉精炼机处理铝合金熔体，精炼剂加入量1%-3%，精炼时间15min-30min。

（6）在760℃-780℃，采用铝液旋转喷吹除气机处理熔体，时间20min-40min。