CN101912962B - 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法 - Google Patents

铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101912962B
CN101912962B CN2010102618208A CN201010261820A CN101912962B CN 101912962 B CN101912962 B CN 101912962B CN 2010102618208 A CN2010102618208 A CN 2010102618208A CN 201010261820 A CN201010261820 A CN 201010261820A CN 101912962 B CN101912962 B CN 101912962B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium
powder
borate whisker
ball milling
whisker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010102618208A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101912962A (zh
Inventor
赵乃勤
于镇洋
师春生
刘恩佐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN2010102618208A priority Critical patent/CN101912962B/zh
Publication of CN101912962A publication Critical patent/CN101912962A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101912962B publication Critical patent/CN101912962B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法，属于陶瓷晶须/金属复合粉末材料技术。该方法的过程包括：按铝粉与硼酸粉的质量比将它们加入到不锈钢球磨罐中进行球磨，制得球磨预制混合粉末；球磨预制混合粉末铺摊在氧化铝方舟中，氧化铝方舟置于石英加热炉中，在氩气保护下，于温度650-800℃下恒温进行煅烧，制得硼酸铝晶须/铝复合粉末产物。本发明优点：工艺简单，易于实现批量生产；产物中在铝粉基体上生长的硼酸铝晶须尺寸均匀，与铝粉基体结合性良好。

Description

铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法
技术领域
本发明涉及一种铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法，属于陶瓷晶须/金属复合粉末材料技术。
背景技术
铝金属作为一种常用的结构材料，具有延展性高、密度低、比强度高、铸造性能好以及可回收循环利用等许多优点，成为现今应用最为广泛的材料之一。而复合材料技术的进步，又促进了铝基材料性能的发展，使其在航空航天、交通运输、建筑等行业的应用又有了新的拓展。我国进入各种国际贸易组织和国际标准认定组织，使我们对新型铝材产品的性能提升提出了更为急迫的需求。因此，加强应用于航空航天、汽车、建材等行业的高性能铝材的研发力度，对推动国民经济的发展具有极其重要的意义。
铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，以其他金属或非金属颗粒、陶瓷晶须或纤维等为增强相的混合物，具有比强度高、抗疲劳强度高，耐磨性能好等优点，保持铝基体的低密度特性，复合工艺相对灵活多样。近年来，铝基复合材料的研究发展迅速，并且已有部分研究成果成功的进入了商业化生产阶段。由于铝基复合材料的性能主要取决于增强相的形貌、尺寸和性能以及两相界面结合和分布，因此，寻求优良性能的增强相、探索增强相均匀分布的复合技术以及改善增强相与基体之间的结合并开发其应用是铝基复合材料研制中的重要课题。自20世纪80年代以来，随着材料制备和检测技术的发展，各种新型的增强体被不断研制出来，丰富了复合材料增强相的选材范围，同时也极大的推进了铝基复合材料制备与应用的发展。而复合材料的制备技术还主要为液相法与固相法。液相法是利用液态金属浸渍增强体制备材料，对增强体要求较多，且由于反应温度较高应用范围较小。而固相法应用较多但不利于获得较好的基体/增强体界面。原位法制备金属基复合材料方法是近几年发展的制备方法，可以在金属内部依靠原位反应得到第二相增强体，在不破坏基体的前提下得到与基体结合良好的增强相，可以提升复合材料的性能和结合力。晶须材料是以单晶形式生长成的细小纤维，在很小的尺度内原子排列十分有序近似于纯单晶，因而强度接近于完整晶体的理论值，具有高强度、弹性模量、高硬度以及优良的耐高温、耐腐蚀性能。在铝基内部直接生长陶瓷晶须，可以利用其高强度和硬度改善铝基材料的耐磨性能和高温强度，从而扩大铝基材料的应用范围，改善铝基体偏软的缺点。
利用预处理的方法，可以在铝粉里加热生成硼酸铝晶须，该晶须结晶度好，抗拉强度可达到8Gpa，与铝基体有相近的密度约为2.93g/cm3，在保持铝基体低密度的同时，可以显著增加其抗磨性能，超过1400℃的熔点也可以改善铝基体的高温软化问题。但硼酸铝晶须的制备温度常常高达1000℃以上，不能适用于铝基复合材料的原位生长从而获得界面结合良好复合性能优良的材料。而经过预处理后的粉末，可以在铝基体内部制得硼酸铝晶须，且结晶良好，生长温度适合于铝基体结合，有望进一步制得性能优良的复合材料，而该方法目前尚未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法，该方法工艺过程简单，铝粉表面生长的硼酸铝晶须与铝体结合牢固，分布均匀。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法，其特征在于包括以下过程：
1)按铝粉与硼酸粉的质量比10～15∶1将它们加入到不锈钢球磨罐中，使用质量为铝粉和硼酸粉质量之和的10～20倍的氧化锆磨球，以600-800转/分钟的转速对铝粉和硼酸粉进行球磨8-12小时，制得球磨预制混合粉末；
2)将步骤1)制得的球磨预制混合粉末铺摊在氧化铝方舟中，氧化铝方舟置于石英加热炉中的恒温区，在氩气气氛保护下，石英加热炉以5-10℃/min的升温速率升至温度650-800℃，并恒温保持0.5-2小时对球磨预制混合粉末进行煅烧，然后在氩气的保护下使石英加热炉炉温降至室温，得到硼酸铝晶须/铝复合粉末产物。
本发明具有以下优点：工艺简单、省时，成本低，易于实现批量生产。并且由于本发明所制备的原位生长硼酸铝晶须/铝复合粉末中的硼酸铝晶须是在铝粉上原位生长的所得到的，其在铝粉基体上分散性好，又由于硼酸铝晶须以铝粉为基体进行生长，尺寸均匀，两相的连续性与结合性良好，所以特别适合进一步制备原位生长的硼酸铝晶须增强铝基复合材料。
附图说明
图1为铝粉与硼酸粉的球磨预制混合粉末分别在温度650℃、700℃、750℃、800℃煅烧后制得的原位生长的硼酸铝晶须/铝复合粉末的XRD图谱。
图2为以本发明实施例5所得到的硼酸铝晶须/铝复合粉末材料中，在铝粉基体上生长的硼酸铝晶须的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例进一步对本发明加以说明，这些实施例只是用于说明本发明，并不限制本发明。
使用原料：硼酸粉，市售，纯度＞98％；铝粉，市售，200目。
实施例1
称取铝粉15g与1g硼酸粉混合后，将该粉末与110g氧化锆磨球加入到400mL容量的不锈钢球磨罐中，在行星球磨机上以800转/分钟的转速进行高能球磨8小时后得到预制混合均匀粉末。将预制后的混合粉末铺摊在在氧化铝方舟中，并将氧化铝方舟置于石英加热炉中部恒温区，首先向石英加热炉中通入保护氩气，然后以10℃/分钟的升温速率升至温度650℃煅烧，恒温保温2小时进行晶须的生长，在氩气的保护下使炉温自然降至室温，得到产物为硼酸铝晶须/铝复合粉末。
实施例2
称取铝粉14g与1g硼酸粉混合后，将该粉末与160g氧化锆磨球加入到400mL容量的不锈钢球磨罐中，在行星球磨机上以750转/分钟的转速进行高能球磨10小时后得到预制混合均匀粉末。将预制后的混合粉末铺摊在在氧化铝方舟中，并将氧化铝方舟置于石英加热炉中部恒温区，首先向石英加热炉中通入保护氩气，然后以10℃/分钟的升温速率升至700℃煅烧，恒温保温1.5小时进行晶须的生长，然后在氩气的保护下使炉温自然降至室温，得到产物为硼酸铝晶须/铝复合粉末。
实施例3
称取铝粉12g与1g硼酸粉混合后，将该粉末与165g氧化锆磨球加入到400mL容量的不锈钢球磨罐中，在行星球磨机上以750转/分钟的转速进行高能球磨10小时后得到预制混合均匀粉末。将预制后的混合粉末铺摊在在氧化铝方舟中，并将氧化铝方舟置于石英加热炉中部恒温区，首先向石英加热炉中通入保护氩气，然后以10℃/分钟的升温速率升至750℃煅烧，恒温保温1小时进行晶须的生长，然后在氩气的保护下使炉温自然降至室温，得到产物为硼酸铝晶须/铝复合粉末。
实施例4
称取铝粉11g与1g硼酸粉混合后，将该粉末与240g氧化锆磨球加入到400mL容量的不锈钢球磨罐中，在行星球磨机上以700转/分钟的转速进行高能球磨12小时后得到预制混合均匀粉末。将预制后的混合粉末铺摊在在氧化铝方舟中，并将氧化铝方舟置于石英加热炉中部恒温区，首先向石英加热炉中通入保护氩气，然后以5℃/分钟的升温速率升至750℃煅烧，恒温保温1小时进行晶须的生长，然后在氩气的保护下使炉温自然降至室温，得到产物为硼酸铝晶须/铝复合粉末。
实施例5
称取铝粉10g与1g硼酸粉混合后，将该粉末与220g氧化锆磨球加入到400mL容量的不锈钢球磨罐中，在行星球磨机上以650转/分钟的转速进行高能球磨12小时后得到预制混合均匀粉末。将预制后的混合粉末铺摊在在氧化铝方舟中，并将氧化铝方舟置于石英加热炉中部恒温区，首先向石英加热炉中通入保护氩气，然后以5℃/分钟的升温速率升至800℃煅烧，恒温保温0.5小时进行晶须的生长，然后在氩气的保护下使炉温自然降至室温，得到产物为硼酸铝晶须/铝复合粉末。

Claims (1)

1.一种铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法，其特征在于包括以下过程：
1)按铝粉与硼酸粉的质量比10～15∶1将它们加入到不锈钢球磨罐中，使用质量为铝粉和硼酸粉质量之和的10～20倍的氧化锆磨球，以600-800转/分钟的转速对铝粉和硼酸粉进行球磨8-12小时，制得球磨预制混合粉末；
2)将步骤1)制得的球磨预制混合粉末铺摊在氧化铝方舟中，氧化铝方舟置于石英加热炉中的恒温区，在氩气气氛保护下，石英加热炉以5-10℃/min的升温速率升至温度650-800℃，并恒温保持0.5-2小时对球磨预制混合粉末进行煅烧，然后在氩气的保护下使石英加热炉炉温降至室温，得到硼酸铝晶须/铝复合粉末产物。
CN2010102618208A 2010-08-25 2010-08-25 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法 Expired - Fee Related CN101912962B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102618208A CN101912962B (zh) 2010-08-25 2010-08-25 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102618208A CN101912962B (zh) 2010-08-25 2010-08-25 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101912962A CN101912962A (zh) 2010-12-15
CN101912962B true CN101912962B (zh) 2011-09-28

Family

ID=43320681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102618208A Expired - Fee Related CN101912962B (zh) 2010-08-25 2010-08-25 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101912962B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102400067A (zh) * 2011-12-05 2012-04-04 天津大学 尖晶石晶须增强铝基复合材料的致密强化方法
CN105839033B (zh) * 2016-05-20 2017-07-18 青海大学 9Al2O3·2B2O3w/Al‑Mg‑Si铝基复合材料制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4985222A (en) * 1988-10-13 1991-01-15 Shikoku Chemicals Corporation Process for preparation of aluminum borate whisker
CN101100730A (zh) * 2007-07-20 2008-01-09 刘春祥 纳米硼酸铝晶须/变形铝合金复合材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63319298A (ja) * 1987-06-20 1988-12-27 Agency Of Ind Science & Technol ホウ酸アルミニウムウィスカ−及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4985222A (en) * 1988-10-13 1991-01-15 Shikoku Chemicals Corporation Process for preparation of aluminum borate whisker
CN101100730A (zh) * 2007-07-20 2008-01-09 刘春祥 纳米硼酸铝晶须/变形铝合金复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙金海等.硼酸铝晶须增强铝基复合材料研究现状.《材料热处理技术》.2009,全文. *
胡锐等.硼酸铝晶须增强Al基复合材料的性能及制备.《兵器材料科学与工程》.2002,第25卷(第4期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101912962A (zh) 2010-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103241731B (zh) 二次锂离子电池用复合石墨材料的制备方法
CN103160702B (zh) 一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN105884359B (zh) 一种以复合结构作为增韧相的b4c复合陶瓷及其制备方法
CN101337816B (zh) 一种碳化硼基复合材料及其制备方法
CN101914810B (zh) 二硼化锆晶须材料及其制备方法
CN101914734B (zh) 铝基内原位生长制备尖晶石晶须/铝复合块体材料的方法
CN110578066A (zh) 原位生成AlN和AlB2双相颗粒增强的铝基复合材料的制备方法
CN101912962B (zh) 铝粉表面原位生长制备硼酸铝晶须/铝复合粉末的方法
CN103192082B (zh) 轻型金属基复合材料产品的制造方法及其浆料
CN103014828A (zh) 一种纳米碳化硅晶须的制备方法
CN109848404B (zh) 一种高氮不锈钢粉末及其制备方法、不锈钢
CN101525716B (zh) 铁铝金属间化合物-二硼化钛复合材料及制备方法
CN102814503A (zh) 纳米氧化钇颗粒弥散强化铁素体合金钢粉末的制备方法
CN105483487A (zh) 一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料及其制备方法
CN105603233A (zh) 一种以Ag和Mo-B-O-Si四元板状晶体为复合润滑相和增强相的新型NiAl基自润滑材料及其制备方法
CN105543609B (zh) 一种含锆的碳化硼基复合材料及其制备方法
CN102732747A (zh) 以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法
CN102560200A (zh) 一种铝-钛-铁-碳-硼中间合金及其制备方法
CN102849738B (zh) 一种纳米碳化硅晶须的制备方法
CN102050448B (zh) 一种Ti3SiC2基粉体的制备方法
CN103936007A (zh) 一种制备碳化钛纳米粉体材料的方法
CN110699564B (zh) 一种碳化硼基金属陶瓷复合材料的制备方法
CN103318964B (zh) 一种六方相氧化钨球的制备方法
CN102828056A (zh) 一种二元陶瓷颗粒增强高温耐磨铝合金的制备方法
CN105728715A (zh) 一种包裹型SiO2/Al复合粉体的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110928

Termination date: 20210825

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee