CN103725911B - 一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝基复合材料领域，具体是一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法。将氧化铝质量百分比为5%～25%的铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精湿混方法在球磨机中球磨混合；于565℃～575℃进行无压烧结，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体放入锻压机中，保持温度在350℃～400℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时后转换坯料方向进行下次变形，变形六次后立即水淬。本发明工艺简单，成本低廉，适于工业运用，并且有效提升了复合材料的性能。

Description

一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及铝基复合材料领域，具体是一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法。
背景技术
铝基复合材料在国内外有着悠久的研究历史，因其在航空、航天上有着重要的应用背景，受到广泛的重视。与传统铝基材料相比，铝基复合材料具有质量轻、比强度高、力学性能好、热膨胀系数低等优点。相对连续增强复合材料，由于在制备连续增强铝基复合材料方面的技术和成本等问题，非连续增强铝基复合材料成为主导研究方向，其增强体主要包括SiC 晶须、硼酸盐晶须、SiC 颗粒、B4C 颗粒及Al2O3短纤维等。非连续增强铝基复合材料具有比基体更高的比强度、比模量和更低的热膨胀系数，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅具有各向同性的特征，且成本相对低廉，工艺性优异。非连续增强铝基复合材料的制备方法有： 粉末冶金法、挤压铸造法、原位生成法、喷射沉积法等。目前铝基复合材料的制备方法主要有铸造法和粉末冶金法两大类。其中挤压铸造法对界面润湿性的要求不高，在制备复合材料的过程中，简化了涂层工艺，通过控制挤压温度、预热温度、挤压压力等参数，能获得增强体随机取向并均匀分布的铝基复合材料。但这种方法的缺点在于显微组织中容易出现增强体的偏聚重融、夹杂、显微缩孔及裂纹等缺陷。粉末冶金法具有工艺成熟，成本适中、近净成形、材料利用率高等的优点，而且制备的温度比铸造法的低，大大减少了成分偏析，已发展成为制备复合材料结构件的重要手段。但传统的粉末冶金法制备的铝基复合材料相对密度低时，如何保证增强体预制件的质量，降低孔隙度也是粉末冶金法的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何克服现有技术之不足，提供一种氧化铝复合材料的制备方法，通过该方法使得复合材料的性能提高，复合材料的孔隙度降低，并且工艺简单，成本低廉。
本发明所要解决的技术方案是：一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法，按照如下的步骤进行。
步骤一，将铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精在球磨机中湿混，其中氧化铝质量百分比为5%～25%，球磨混合过程采用真空保护，混合2h后在液压机上冷压制成坯体；
步骤二，在真空条件下，于565℃～575℃进行无压烧结，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；
步骤三，将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体放入锻压机中，保持温度在350℃～400℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时后立即转换坯料方向进行下次变形，变形6次后立即水淬。
    本发明的有益效果是：通过本发明原料的质量配比提高了复合材料的结合性，通过在球磨机中湿混混合降低了粉末粒度并保证了氧化铝颗粒的均匀分布，通过真空条件下的于565℃～575℃控温烧结增强了复合材料颗粒均匀分布程度，提高了复合坯体的致密性，通过在多道次不同方向的模压变形提高了复合材料颗粒均匀分布程度，实现了材料的强化，通过多方向多道次的模压变形实现了形变强化增强了材料性能，保持350℃～400℃，经过6次变形率达到50%的变形后立即水淬提高了复合材料的性能，并且本发明工艺简单，成本低廉，适于工业运用。
具体实施方式
实施例1
步骤一，将铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精湿混方法在球磨机中球磨混合，其中氧化铝质量百分比为5%，球磨混合过程采用真空保护，混合2h后在液压机上冷压制成坯体，为了减少坯料和模腔壁之间的摩擦， 压制前把液体石蜡均匀涂到模腔内壁上；
步骤二，压制好的坯体放在真空管式烧结炉中，以565 ℃温度烧结，并保温2 h，随炉冷却，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；
步骤三，将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体预热到400 ℃，同时将模具预热到400 ℃，放入锻压机中，保持温度在400℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时转换坯料方向进行下次变形，变形6次后立即水淬。
其主要性能指标如下表所示：
屈服强度(MPa) 拉伸强度(MPa) 延伸率（%）
59 95 14.6
实施例2
步骤一，将铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精湿混方法在球磨机中球磨混合，其中氧化铝质量百分比为10%，球磨混合过程采用真空保护，混合2h后在液压机上冷压制成坯体，为了减少坯料和模腔壁之间的摩擦， 压制前把液体石蜡均匀涂到模腔内壁上；
步骤二，压制好的坯体放在真空管式烧结炉中，以570 ℃温度烧结，并保温2 h，随炉冷却，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；
步骤三，将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体预热到380 ℃，同时将模具预热到380 ℃，放入锻压机中，保持温度在380℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时后转换坯料方向进行下次变形，变形6次后立即水淬。
其主要性能指标如下表所示：
屈服强度(MPa) 拉伸强度(MPa) 延伸率（%）
60 101 11.2
实施例3
步骤一，将铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精湿混方法在球磨机中球磨混合，其中氧化铝质量百分比为15%，球磨混合过程采用真空保护，混合2h后在液压机上冷压制成坯体，为了减少坯料和模腔壁之间的摩擦， 压制前把液体石蜡均匀涂到模腔内壁上；
步骤二，压制好的坯体放在真空管式烧结炉中，以575 ℃温度烧结，并保温2 h，随炉冷却，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；
步骤三，将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体预热到350 ℃，同时将模具预热到350℃，放入锻压机中，保持温度在350℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时转换坯料方向进行下次变形，变形6次后立即水淬。
其主要性能指标如下表所示：
屈服强度(MPa) 拉伸强度(MPa) 延伸率（%）
65 129 8.7
本发明的其它技术在现有技术中都能找到，在本方案中就不多做说明。

Claims (1)

1.一种氧化铝颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于按照如下的步骤进行
步骤一，将铝粉和氧化铝颗粒混合粉末采用酒精湿混方法在球磨机中球磨混合，其中氧化铝质量百分比为5%～25%，球磨混合过程采用真空保护，混合2h后在液压机上冷压制成坯体；
步骤二，在真空条件下，于565℃～575℃进行无压烧结，所得产物为氧化铝颗粒增强铝基复合坯体；
步骤三，将氧化铝颗粒增强铝基复合坯体放入锻压机中，保持温度在350℃～400℃进行多道次不同方向的模压变形，变形速度2mm/s，每次变形率达到50%时后转换坯料方向进行下次变形，变形6次后立即水淬。
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