CN101962726A - 一种准连续网状结构复合材料的制备方法 - Google Patents

一种准连续网状结构复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种准连续网状结构复合材料的制备方法，具体涉及一种用粉末冶金和原位反应自生成相结合制备氧化铝增强铝基复合材料的制备方法，解决现有复合材料中原材料成本高、工艺复杂和制备方法中存在润湿性差、界面结合强度低等问题。方法如下：一、将氧化硼粉进行烘干；二、将铝粉和氧化硼粉放入到滚筒容器进行混粉；三、将混合好的粉末进行热压烧结，即制得准连续网状结构复合材料。本发明制得的复合材料可应用于交通运输业的汽车发动机、阀门、驱动轴等零部件中。

Description

一种准连续网状结构复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料的制备，具体涉及一种准连续网状结构复合材料的制备。
背景技术
随着现代高科技的迅速发展，金属铝基复合材料的优异性能及可设计性等特点，吸引了各国材料科学界的极大关注，取得了可观的进展，颗粒增强复合材料的增强相研究的热点主要是TiC以及其它金属氧化物等，但是反应所需的温度高，使得成本升高。传统的挤压铸造、搅拌铸造、喷射共沉积等工艺复杂，而且存在颗粒偏聚、润湿性差、界面结合强度低、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有原材料成本高、工艺复杂和制备方法存在润湿性差、界面结合强度低、成本高等的缺陷，而提供一种准连续网状结构复合材料制备方法。
本发明一种准连续网状结构复合材料的制备方法是按照以下步骤进行：一、将粒度为50nm～1000nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到140～160℃，保温5～15min；二、将粒度为0.1～2um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为2～30∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为0.5～30h，转动速度5～30r/min；三、将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.01～0.08Pa或氩气保护下压制，烧结压力为200～500MPa，烧结温度为400～680℃，保温0.5～1h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
本发明优点是：采用非金属氧化物氧化硼作为增强相，原料廉价，密度低于铝，熔点低，烧结过程中易于流动，利于生成的氧化铝向两侧的铝粉颗粒中生长，形成稳定的复合材料；采用粉末冶金与原位反应自生成相结合的方法克服了传统制备方法中颗粒偏聚、润湿性差、界面结合强度低等问题，相比传统方法成本降低40-60％，周期缩短30％以上，本发明铝粉与氧化硼粉按照质量比为4∶1进行烧结，制得的复合材料的抗拉强度可达410MPa，相比现有复合材料抗拉强度(250～300MPa)提高了36％以上。
附图说明：
图1是具体实施方式八制备得复合材料扫描电镜照片图。
具体实施方式
具体实施方式一：一种准连续网状结构复合材料的制备方法是按照以下步骤进行：一、将粒度为50nm～1000nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到140～160℃，保温5～15min；二、将粒度为0.1～2um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为2～30∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为0.5～30h，转动速度5～30r/min；三、将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.01～0.08Pa或氩气保护下压制，烧结压力为200～500MPa，烧结温度为400～680℃，保温0.5～1h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
本实施方式步骤二中所述的滚筒容器为能搅拌的塑料桶或橡胶桶。
本实施方式步骤三中将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，但要把粉末上表面弄平。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是，步骤一中将粒度为55nm～900nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到145～155℃，保温7～12min，其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是，步骤一中将粒度为500nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到150℃，保温10min，其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是，步骤二中将粒度为0.2～1.5um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为1～28∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为1～25h，转动速度7～20r/min，其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是，步骤二中将粒度为1um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为16∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为14h，转动速度10r/min，其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是，步骤三中将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.01～0.08Pa或氩气保护下压制，烧结压力为280～480MPa，烧结温度为390～660℃，保温0.3-0.8h，随炉冷却至室温，即制得新型准连续网状结构复合材料。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是，步骤三中将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.05Pa或氩气保护条件下压制，烧结压力为250MPa，烧结温度为520℃，保温0.7h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：一种准连续网状结构复合材料的制备方法是按照以下步骤进行：一、将粒度为500nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到150℃，保温10min；二、将粒度为1um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为15∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为20h，转动速度10r/min；三、将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.05Pa或氩气氛条件下压制，烧结压力为300MPa，烧结温度为500℃，保温1h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
本实施方式制备的准连续网状结构复合材料的扫描电镜照片如图1所示，从图1中可以看出，复合材料的结构为准连续网状结构。

Claims (7)

1.一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于该方法是按照以下步骤进行：一、将粒度为50nm～1000nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到140～160℃，保温5～15min；二、将粒度为0.1～2um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为2～30∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为0.5～30h，转动速度5～30r/min；三、将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.01～0.08Pa或氩气保护下压制，烧结压力为200～500MPa，烧结温度为400～680℃，保温0.5～1h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中将粒度为55nm～900nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到145～155℃，保温7～12min。
3.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中将粒度为500nm的氧化硼放入氧化铝坩埚中，加热到150℃，保温10min。
4.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中将粒度为0.2～1.5um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为1～28∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为1～25h，转动速度7～20r/min。
5.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中将粒度为1um铝粉与经步骤一处理的氧化硼粉按照质量比为16∶1放入到滚筒容器进行混粉，混粉时间为14h，转动速度10r/min。
6.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.01～0.08Pa或氩气保护下压制，烧结压力为280～480MPa，烧结温度为390～660℃，保温0.3-0.8h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
7.根据权利要求1所述的一种准连续网状结构复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤二混好的粉末倒入石墨模具，连同石墨模具一起放入热压烧结炉进行烧结，真空度为0.05Pa或氩气保护下压制，压制压力为250MPa，烧结温度为560℃，保温0.7h，随炉冷却至室温，即制得准连续网状结构复合材料。
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Assignor: Harbin Institute of Technology

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Denomination of invention: Method for preparing composite material of pseudo-continuous netlike structure

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License type: Exclusive License

Open date: 20110202

Record date: 20120705

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