[发明专利]一种通过高速压制制备高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种通过高速压制制备高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料的方法，包括SiC粉体的氧化处理混料、高速压制成型、N2气氛保护烧结和冷却步骤。本发明通过高速压制技术制备高体积分数的SiC颗粒增强Al基复合材料的压坯，该过程制备的压坯密度高且密度分布均匀、生产率高、成本低廉，可经济成形大型零件。SiC颗粒增强Al压坯经高速压制技术单次压制后，相对密度为85‑92％，较高的压坯密度有利于降低烧结温度和烧结时间。在N2气氛保护下，压坯加热到铝合金熔点以上进行液相烧结，液相填充碳化硅颗粒之间的空隙和铝合金粉末间的冶金结合同时进行。烧结坯凝固冷却后的得到碳化硅分布均匀、相对密度94‑98％、热导率150‑190W/mK的碳化硅增强铝基复合材料。

主权项

一种通过高速压制制备高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳化硅粉体表面处理：将碳化硅粉末在去离子水中超声振动30‑60分钟，除去碳化硅表面的杂质和油污，然后进行干燥处理，先在150‑200℃烘箱中干燥10‑12小时，将干燥后的碳化硅放到刚玉坩埚中，再放入高温炉中，在1000‑1200℃的温度下保温2‑4小时，升温速度2‑5℃/min，使其表面形成一层致密的SiO2层，然后随炉冷却；(2)混料：向氧化处理后的碳化硅粉体中加入铝合金粉末，其中碳化硅粉体占混合粉末的体积分数为30‑50％，铝合金粉末占混合粉末的体积分数为50‑70％，将混合原料置于滚筒式混料机中混12‑15小时，转速为180r/min，得到均匀性良好的混合粉末；(3)高速压制成型：采用重力势能作为蓄能方式，将步骤(2)制得的混合粉末高速压制实验机压制生坯，重锤重量的为50‑100Kg，将重锤的升至0.2‑1.0m的高处，通过调节重锤质量和压制高度改变压制能量，通过重锤的自由落体运动压制混合粉体，得到SiC增强Al基复合材料压坯；(4)N2气氛保护烧结：将SiC增强Al基复合材料压坯放置管式气氛炉中，设置烧结温度为680‑720℃，N2气氛下保护烧结，升温速率3‑4℃/min，到达预定烧结温度后保温2‑3小时，得到SiC增强Al基复合材料预成品；(5)冷却：通过管式气氛炉控制SiC增强Al基复合材料预成品降温冷却至400‑450℃，冷却速率2‑3℃/min，保温1‑3小时，随炉冷却，待其冷却至室温，取出样品，去除附着在样品表面的铝合金和氧化层，得到SiC颗粒增强Al基复合材料成品。