CN103773997B - 一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103773997B CN103773997B CN201410001002.2A CN201410001002A CN103773997B CN 103773997 B CN103773997 B CN 103773997B CN 201410001002 A CN201410001002 A CN 201410001002A CN 103773997 B CN103773997 B CN 103773997B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon carbide
- ball milling
- aluminum matrix
- gained
- under
- 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
Links
Abstract
本发明公开了一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法,该复合材料由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒1%~8%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。本发明的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉末作为原料制成,总碳化硅体积分数可以在36%~43%之间任意调整,保证了材料较低的热膨胀系数;纳米碳化硅颗粒的加入能有效提高强度,同时使复合材料具有良好的机加工性能和塑性变形能力;所得铝基复合材料具有比强度高、比刚度大、热稳定性好、热导率高、密度较低等性能;可与多种材料匹配,代替铍、轴承钢、碳钢等航天惯性系统用材料,用于航空航天、汽车等行业。
Description
技术领域
本发明属于铝基复合材料技术领域,具体涉及一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,同时还涉及一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法。
背景技术
航空航天技术的发展对材料性能提出了新的要求和挑战,在普通的单一材料已越来越难以满足新型机械结构对零件性能要求的背景下,集多种材料优点于一身的颗粒增强铝基复合材料由于具有高比模量、高比强度等良好的机械性能,在航空航天仪表上面有着广泛的应用,其高比刚度、比强度、良好的导热性、低热膨胀系数等许多优异特性受到了广泛的关注,在航空、航天、汽车、电子等领域展示了广阔的应用前景,在光学精密构件和惯性仪表上的应用也越来越引起重视。但如何进一步发挥复合材料的性能潜力,仍是材料科学工作者关注的问题。
现有技术中,增强体体积分数超过35%后,铝基复合材料塑韧性及强度迅速降低,加工变得困难。但如果复合材料在提高碳化硅体积分数,保证热稳定性前提下,强度不下降并且塑韧性达到或超过一定值时(如航空航天领域一般要求结构材料的延伸率超过5%),铝基复合材料除了其突出的功能化特性,仍可作为结构材料应用于关键受力部件,将具有更加广泛的应用前景。但是,目前市场上流通的铝基复合材料还不能同时兼顾良好的热稳定性、强度和塑韧性。
热稳定性要求仪表级复合材料的热膨胀系数与钢相匹配。那么,对应于碳化硅增强颗粒体积为中体积分数的铝基复合材料,目前国内外缺乏有效的液态方法进行制造,主要原因是碳化硅预制型困难,铝粉浸渗不充分且氧化严重,因此制备的复合材料性能很差。粉末冶金法制备金属基复合材料(MMCs)具有独特的优点:(1)与液态方法相比,所使用的温度较低,从而减轻了基体与增强体之间的界面反应,减少了界面硬质化合物的生成,所制得的MMCs具有较好的力学性能;(2)增强相的体积分数不受限制,便于调节和设计。但粉末冶金法制造碳化硅颗粒增强铝基复合材料也存在一些问题,如:(1)用粉末冶金法制备MMCs,一般都存在颗粒分布差,内部组织不均匀性;(2)设备及工艺流程合理性对性能的影响极大;(3)增强体颗粒尺寸和铝基体粉末颗粒尺寸的匹配不合理严重影响材料的力学性能;(4)小尺寸金属粉末颗粒易氧化影响与增强颗粒的结合等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,解决现有铝基复合材料不能兼顾良好的热稳定性、强度和塑韧性的问题。
本发明的第二个目的是提供一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法。
为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒1%~8%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。
所述纳米碳化硅颗粒的尺寸为:40nm≤D50≤100nm;所述微米碳化硅颗粒的尺寸为:1μm≤D50≤3μm;所述铝合金粉的尺寸为8~12μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒在-20~20℃条件下进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为5~15mm,球料比为20:1~80:1,球磨15~35h,即得。
所述铝合金中除铝元素外,还包含以下重量百分比的组分:Cu3.8%~4.9%、Mg1.2%~1.8%、Si0.1%~0.5%、Mn0.2%~0.6%。
所述铝合金为2024铝合金。
一种上述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉进行混合,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作2~5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料在-20~20℃条件下进行球磨,得球磨料;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入模具,在真空条件下加热进行真空除气后,在120~150MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件加热到560~600℃,在60~90MPa条件下保温保压2~4h后,先缓慢降温至500℃,再快速降温至150℃以下,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在氩气保护下进行预热后,在480~510℃条件下进行热锻,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件进行固溶处理,水淬后进行时效处理,即得。
步骤2)中,所述球磨的磨球为玛瑙球,磨球直径5~15mm,球料比为10:1~20:1,转速为220~380r/min;所述球磨的时间为15~25h,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨。
步骤3)中,所述真空条件的真空度≤1×10-2Pa;所述真空除气的温度为400~450℃,时间为90~120min。
步骤4)中,所述缓慢降温是指将温度降至500℃的时间为1h;所述快速降温是指将温度从500℃降至150℃以下的时间低于0.5h。
步骤5)中,所述预热的温度为510~530℃,预热时间为3~4h;所述热锻的压力为200~250t,保压时间为20~30min。
步骤6)中,所述固溶处理的温度为490~515℃,时间为2~3h;所述时效处理的温度为170~200℃,时间为8~16h。
本发明的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉末作为原料制成,总碳化硅体积分数可以在36%~43%之间任意调整,保证了材料较低的热膨胀系数;纳米碳化硅颗粒的加入能有效提高强度,同时使复合材料具有良好的机加工性能和塑性变形能力;所得铝基复合材料具有如下性能:热膨胀系数(10.9~12.2)×10-6/℃,导热率165~190W/(m·℃),比刚度46~65GN·m/g,伸长率3.8~4.6%,抗拉强度420~510MPa,即比强度高,比刚度大,热稳定性好,热导率高,密度较低;可以代替铍,轴承钢,碳钢等用于需要比刚度好,热稳定性好,密度小的航天惯性系统用材料;其高强,高刚度,耐磨以及热膨胀系数可与多种材料匹配,可广泛用于航空航天、汽车等行业。
本发明的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,粉末处理是保证复合材料质量的一个重要环节,金属粉末与颗粒的均匀混合以及防止金属粉末的氧化是粉末处理的关键。利用低温球磨的方法制备纳米碳化硅颗粒,晶粒尺寸可控,表面钝化。铝合金粉含主要元素Cu、Mg等合金元素,为可热处理强化型。铝合金粉和微米级碳化硅粉粒度级配在10:3左右。
本发明的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,采用氩气保护配料、高能机械球磨、真空除气、预成型、热压烧结成型、热锻、热处理等工艺,将纳米碳化硅、微米碳化硅混合颗粒分布于铝基体中形成协同增强相,实现了比强度高、比刚度大、导热性好、热膨胀系数低的航空用仪表级碳化硅混合颗粒增强铝基复合材料的制备;通过高能机械球磨实现亚微米及纳米颗粒与铝合金粉的均匀混合,并有效细化基体晶粒;制备过程在氩气保护下防止铝合金粉的氧化;玛瑙球与原料密度相当,避免行星球磨过程中粉末卡底现象,保证充分混合;粉料除气、预成型及热压烧结成型全部在真空条件下原位进行,提高了混合粉末的可压制性和致密性,有效防止铝合金粉的氧化,保证了基体和碳化硅颗粒的良好结合。本发明的制备方法工艺简单,操作方便,适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒1%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为60nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为3μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为5mm,球料比为20:1,球磨15h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为20:1,球磨机转速300r/min,球磨罐环境工作温度-20℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨20h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空至真空度为1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至400℃并保温90min进行真空除气,后在120MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由400℃升温至580℃,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为70MPa后,共保温保压3h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至510℃后,在氩气保护下,预热3h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为200t,模具预热温度为460℃,热锻温度为500℃,保压20min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在495℃条件下进行固溶处理2h,水淬后在190℃条件下进行时效处理12h,即得。
实施例2
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒3%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为60nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为2μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为10mm,球料比为40:1,球磨20h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作2次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为20:1,球磨机转速220r/min,球磨罐环境工作温度0℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨20h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空至真空度小于1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至450℃并保温100min进行真空除气,后在120MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由450℃升温至580℃,后开始加压,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为90MPa后,共保温保压2h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至510℃后,在氩气保护下,预热3h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为200t,模具预热温度为460℃,热锻温度为500℃,保压20min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在490℃条件下进行固溶处理3h,水淬后在190℃条件下进行时效处理12h,即得。
实施例3
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒5%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为60nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为2μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为15mm,球料比为80:1,球磨35h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为15:1,球磨机转速300r/min,球磨罐环境工作温度20℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨20h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空至真空度为1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至420℃并保温120min进行真空除气,后在120MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由420℃升温至580℃,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为70MPa后,共保温保压3h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至510℃后,在氩气保护下,预热3h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为200t,模具预热温度为460℃,热锻温度为480℃,保压20min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在515℃条件下进行固溶处理2h,水淬后在190℃条件下进行时效处理12h,即得。
实施例4
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒8%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为60nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为3μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为10mm,球料比为60:1,球磨25h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作4次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为20:1,球磨机转速300r/min,球磨罐环境工作温度-10℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨15h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空真空度小于1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至400℃并保温90min进行真空除气,后在150MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由400℃升温至560℃,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为70MPa后,共保温保压3h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至520℃后,在氩气保护下,预热3h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为200t,模具预热温度为460℃,热锻温度为510℃,保压30min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在495℃条件下进行固溶处理2h,水淬后在170℃条件下进行时效处理16h,即得。
实施例5
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒5%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为40nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为3μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为5mm,球料比为80:1,球磨30h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为10:1,球磨机转速380r/min,球磨罐环境工作温度10℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨20h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空至真空度为1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至400℃并保温90min进行真空除气,后在130MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由400℃升温至600℃,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为70MPa后,共保温保压3h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至530℃后,在氩气保护下,预热4h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为200t,模具预热温度为460℃,热锻温度为510℃,保压20min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在495℃条件下进行固溶处理2h,水淬后在200℃条件下进行时效处理8h,即得。
实施例6
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒5%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉。所述纳米碳化硅颗粒的D50为100nm;所述微米碳化硅颗粒的D50为3μm;所述铝合金粉的尺寸为10μm。
所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为15mm,球料比为20:1,球磨15h,即得。
本实施例的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉在手套箱中进行混合配料,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料投入低温高能球磨机的球磨罐中,玛瑙磨球与原料的质量比为20:1,球磨机转速300r/min,球磨罐环境工作温度-20~20℃,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨,球磨25h,得球磨料,将球磨料放入真空手套箱备用;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入耐热钢模具,将模具放入真空热压烧结设备中,抽真空至真空度为1×10-2Pa,设定加热程序开始加热,30min内由室温升温至400℃并保温90min进行真空除气,后在120MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件在30min内由400℃升温至580℃,后开始加压,每加压30min停止加压5min,如此反复至压力为60MPa后,共保温保压4h,后进行降温,在高温阶段缓慢降温,1h降温到500℃,在500℃至150℃以下快速降温,降温时间低于0.5h,得成型件;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在管式炉中以8℃/min的升温速率升至510℃后,在氩气保护下,预热3h后,放入预热温度为480℃的模具桶内,在300t的液压机下进行热锻,热锻压力为250t,模具预热温度为460℃,热锻温度为500℃,保压20min,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件在505℃条件下进行固溶处理2.5h,水淬后在190℃条件下进行时效处理12h,即得。
实验例
本实验例对实施例1~6所得复合材料的主要性能进行测试,测试结果如表1所示。
表1实施例1~6所得复合材料的主要性能测试结果
Claims (9)
1.一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,其特征在于:由以下体积百分比的原料制成:纳米碳化硅颗粒1%~8%、微米碳化硅颗粒35%,余量为铝合金粉;
所述复合材料由包括以下步骤的方法制备而成:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉进行混合,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作2~5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料在-20~20℃条件下进行球磨,得球磨料;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入模具,在真空条件下加热进行真空除气后,在120~150MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件加热到560~600℃,在60~90MPa条件下保温保压2~4h后,先缓慢降温至500℃,再快速降温至150℃以下,得成型件;所述缓慢降温是指将温度降至500℃的时间为1h;所述快速降温是指将温度从500℃降至150℃以下的时间低于0.5h;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在氩气保护下进行预热后,在480~510℃条件下进行热锻,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件进行固溶处理,水淬后进行时效处理,即得。
2.根据权利要求1所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,其特征在于:所述纳米碳化硅颗粒的尺寸为:40nm≤D50≤100nm;所述微米碳化硅颗粒的尺寸为:1μm≤D50≤3μm;所述铝合金粉的尺寸为8~12μm。
3.根据权利要求1或2所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,其特征在于:所述纳米碳化硅颗粒是由以下方法制备的:将微米碳化硅颗粒在-20~20℃条件下进行球磨,所述球磨的磨球为氧化锆,磨球直径为5~15mm,球料比为20:1~80:1,球磨15~35h,即得。
4.根据权利要求1或2所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料,其特征在于:所述铝合金中除铝元素外,还包含以下重量百分比的组分:Cu3.8%~4.9%、Mg1.2%~1.8%、Si0.1%~0.5%、Mn0.2%~0.6%。
5.一种如权利要求1所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,其特征在于:包括下列步骤:
1)配料:在氩气保护下,取纳米碳化硅颗粒、微米碳化硅颗粒和铝合金粉进行混合,投入密封罐,将密封罐抽真空后再充入氩气,反复操作2~5次,得混合料;
2)球磨:将步骤1)所得混合料在-20~20℃条件下进行球磨,得球磨料;
3)预成型:将步骤2)所得球磨料装入模具,在真空条件下加热进行真空除气后,在120~150MPa压力下预压成型,得预成型件;
4)热压成型:将步骤3)所得预成型件加热到560~600℃,在60~90MPa条件下保温保压2~4h后,先缓慢降温至500℃,再快速降温至150℃以下,得成型件;所述缓慢降温是指将温度降至500℃的时间为1h;所述快速降温是指将温度从500℃降至150℃以下的时间低于0.5h;
5)热锻:将步骤4)所得成型件在氩气保护下进行预热后,在480~510℃条件下进行热锻,得热锻件;
6)热处理:将步骤5)所得热锻件进行固溶处理,水淬后进行时效处理,即得。
6.根据权利要求5所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,其特征在于:步骤2)中,所述球磨的磨球为玛瑙球,磨球直径5~15mm,球料比为10:1~20:1,转速为220~380r/min;所述球磨的时间为15~25h,每隔2h停机一次,冷却0.5h后继续球磨。
7.根据权利要求5所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,其特征在于:步骤3)中,所述真空条件的真空度≤1×10-2Pa;所述真空除气的温度为400~450℃,时间为90~120min。
8.根据权利要求5所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,其特征在于:步骤5)中,所述预热的温度为510~530℃,预热时间为3~4h;所述热锻的压力为200~250t,保压时间为20~30min。
9.根据权利要求5所述的航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料的制备方法,其特征在于:步骤6)中,所述固溶处理的温度为490~515℃,时间为2~3h;所述时效处理的温度为170~200℃,时间为8~16h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410001002.2A CN103773997B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410001002.2A CN103773997B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103773997A CN103773997A (zh) | 2014-05-07 |
CN103773997B true CN103773997B (zh) | 2016-03-30 |
Family
ID=50566750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410001002.2A Expired - Fee Related CN103773997B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103773997B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106048316A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-10-26 | 无锡戴尔普机电设备有限公司 | 一种新型风量调节阀执行器材料 |
CN106636719B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-29 | 江西乐富军工装备有限公司 | 一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
CN108330363A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-27 | 安徽天平机械股份有限公司 | 一种汽车转向桥的前梁铸造工艺 |
CN109022873B (zh) * | 2018-09-21 | 2021-01-26 | 湘潭金波新材料科技有限公司 | 7XXX-SiC铝基复合材料及其制备方法 |
CN109371290B (zh) * | 2018-10-17 | 2020-10-16 | 湘潭金波新材料科技有限公司 | 碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
CN109487114B (zh) * | 2019-01-03 | 2020-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种复杂构件仪表级复合材料及其制备方法 |
CN111850355A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-30 | 江西宝航新材料有限公司 | 一种金属3d打印制备空心玻璃微珠增强铝基复合材料的方法 |
CN109825744B (zh) * | 2019-04-09 | 2021-03-26 | 河南科技大学 | 原位生成纳米三碳化四铝增强铝基复合材料及其制备方法 |
CN111764968A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-10-13 | 有研金属复材技术有限公司 | 航空发动机的铝基复合材料增压级整体叶环结构及其制备方法 |
CN112828236A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 河钢股份有限公司 | 一种55Ni40Cr3Al轴承钢的锻造及热处理方法 |
CN114737086B (zh) * | 2021-01-07 | 2022-09-06 | 湖南工业大学 | 一种NbCr2增强的铝基复合材料 |
CN113718142B (zh) * | 2021-09-13 | 2022-07-19 | 河南科技大学 | 一种汽车用双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
CN114309587B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-12-01 | 中国航空制造技术研究院 | 跨尺度核壳结构铝基复材及制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5106702A (en) * | 1988-08-04 | 1992-04-21 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
CN1472354A (zh) * | 2002-07-31 | 2004-02-04 | ������ɫ�����о���Ժ | 颗粒增强铝基复合材料及其零部件和零部件的近净成形工艺 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4080030B2 (ja) * | 1996-06-14 | 2008-04-23 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板材料、半導体基板、半導体装置、及びその製造方法 |
JP2002294358A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Taiheiyo Cement Corp | 熱伝導性複合材料 |
JP5501073B2 (ja) * | 2010-04-01 | 2014-05-21 | 株式会社日立製作所 | Al多孔質体とその製造方法 |
-
2014
- 2014-01-02 CN CN201410001002.2A patent/CN103773997B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5106702A (en) * | 1988-08-04 | 1992-04-21 | Advanced Composite Materials Corporation | Reinforced aluminum matrix composite |
CN1472354A (zh) * | 2002-07-31 | 2004-02-04 | ������ɫ�����о���Ժ | 颗粒增强铝基复合材料及其零部件和零部件的近净成形工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103773997A (zh) | 2014-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103773997B (zh) | 一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN104862510B (zh) | 一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
Abdizadeh et al. | Investigation of microstructure and mechanical properties of nano MgO reinforced Al composites manufactured by stir casting and powder metallurgy methods: A comparative study | |
Akinwekomi et al. | Rapid microwave sintering of carbon nanotube-filled AZ61 magnesium alloy composites | |
Dey et al. | Magnesium metal matrix composites-a review | |
Chen et al. | The design, microstructure and mechanical properties of B4C/6061Al neutron absorber composites fabricated by SPS | |
CN104911379B (zh) | 一种高性能金属基复合材料的制备方法 | |
CN106244893A (zh) | 一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN111500911A (zh) | 一种高强韧纳米增强金属基复合材料的制备方法 | |
CN109338172A (zh) | 一种高熵合金增强的2024铝基复合材料及其制备方法 | |
CN106967900B (zh) | 一种钛基金属玻璃颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN109321767B (zh) | 一种复合强化法制备混杂颗粒增强铝基复合材料的方法 | |
CN105154702A (zh) | 一种铝基非晶/高熵合金复合材料及制备方法 | |
CN105695781B (zh) | 一种高性能原位纳米颗粒增强镁基复合材料的制备方法 | |
CN105950945A (zh) | 一种高强度高熵合金NbMoTaWVCr及其制备方法 | |
CN112593123B (zh) | 一种锆基非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN103710554A (zh) | 一种用真空压力浸渗法制备Ti2AlNb合金的方法 | |
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 | |
CN105728734A (zh) | 高强超细(TixBy-TiC)/7075Al复合材料及其制备方法 | |
CN103938035B (zh) | 一种高强度掺镓铝合金的制备方法 | |
Li et al. | Semisolid microstructural evolution of (CNTs+ Si p)/AZ91D powder compacts prepared from powders by cold pressing and remelting | |
Zhang et al. | Effect of hot isostatic pressing on the microstructure and properties of magnesium silicide–silicon carbide/aluminum alloy (AlSi7Cu2Mg) composites | |
CN110218913A (zh) | 一种具有优良高温变形能力的铝基复合材料及其制备方法 | |
Li et al. | Effect of in situ Mg 2 Si p contents on microstructure and mechanical properties of Mg 2 Si p/AZ91D composite s | |
CN102899517B (zh) | 原位SiC-TiC颗粒混合增强铝基复合材料及其制备工艺 |
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: 20160330 Termination date: 20180102 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |