CN104726734B - 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 - Google Patents
碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104726734B CN104726734B CN201310713822.XA CN201310713822A CN104726734B CN 104726734 B CN104726734 B CN 104726734B CN 201310713822 A CN201310713822 A CN 201310713822A CN 104726734 B CN104726734 B CN 104726734B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sic
- aluminum
- coating
- coating slurry
- ball
- 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.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 82
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims 1
- 229940084030 carboxymethylcellulose calcium Drugs 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 76
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000010406 interfacial reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004100 electronic packaging Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000009716 squeeze casting Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备SiC/Al复合材料的方法。该方法为：将氧化铝和/或氧化硅粉末和分散剂用球磨介质球磨，再加入粘结剂继续球磨得到涂敷浆料；其中，粉末：分散剂：水：球磨介质：粘结剂的质量比为1:0.005～0.01:0.1～0.4:2:0.01～0.03；将网眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷浆料中充分吸收、离心并干燥之；再将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝或铝合金粉中，抽真空升温将铝或铝合金熔化后，通入氩气，保温保压得到SiC/Al复合材料。由本发明方法得到的SiC/Al复合材料为双连续相，通过控制涂敷浆料的组成与性能，达到控制界面结构和界面反应的目的，实现碳化硅基体与金属Al之间的强结合且在三维空间均匀连续分布，避免了碳化硅增强体的偏聚与不连续，提高复合材料性能。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法及得到的碳化硅增强铝基复合材料。
背景技术
碳化硅增强铝基(SiC/Al)复合材料由于比强度高、比刚度高、热膨胀系数低、导热性能好、导电性能佳及耐磨损等优异性能，是金属基复合材料中研究最多、应用前景最广的材料之一。从20世纪80年代开始，世界各国竞相开展碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料研究。目前，欧美等国家已率先实现其在航空航天、军事、电子封装等尖端领域的应用，并逐步向民用领域扩展，取得了很好的社会效益和经济效益。
SiC/Al复合材料虽然性能优越，但其制备过程主要存在以下两个方面的难题：一方面陶瓷增强体难以均匀分散在铝基体中，在复合材料承受机械载荷或者热应力时，容易造成局部过高的应力集中，从而降低复合材料整体的力学性能；另一方面SiC和Al的润湿性差，两相界面难以控制，导致复合材料性能低。二者均严重制约了复合材料的应用。
针对增强体难以均匀分散的难题，研究者们发展了离心铸造、加强搅拌、原位复合、SiC颗粒预先成型制备出微孔SiC体再渗Al等工艺方法。上述方法虽然在一定程度上解决了增强体的偏聚问题，但均存在局限性。如离心铸造法制备的产品形状尺寸受限通常只能为筒环状；加强搅拌法易导致半固态金属液中的气体和夹杂物不易排除；原位复合法在增强相的均化和控制有害化合物生成等方面还不成熟；SiC颗粒预先成型制备出微孔SiC再渗Al的方法在解决增强体不均匀方面具有显著的优势，但SiC增强体仍为单颗粒分布，在后续机械加工和使用过程中仍然不能避免增强体易脱落的普遍难题。
为了改善SiC与Al两相材料的润湿性，研究者们开发出了在金属基体中添加合金元素、提高液态金属温度等技术。但该技术在提高制备成本的同时，存在引入不必要的合金元素或牺牲复合材料的性能为代价，且两相润湿效果并不十分明显。虽也有对SiC颗粒表面进行氧化处理、SiC颗粒表面进行涂层、SiC颗粒表面进行氟化物处理等技术而改善两相润湿性并减少有害界面反应，但均存在生产制备成本高且界面反应不易控制等难题。
近年来，三维网络结构的SiC陶瓷增强Al基复合材料由于易克服增强体分布不均的难题而得到人们的关注与研究。目前，美国的西北大学通过木材裂解多孔碳渗硅再渗Al合金制备出50vol%SiC/50vol%Al复合材料。国内，西安交大采用SiC网眼多孔陶瓷无压浸渗工艺，通过在金属熔体中引入合金元素Si和Mg，制备出三维SiC结构增强的Al基复合材料。沈阳金属所使用挤压铸造法，制备出不同结构的SiC泡沫增强双连续相复合材料。合肥工大采用压渗法，通过陶瓷骨架表面均匀涂敷K2ZrF6助渗剂，制备出SiC/Al双连续相复合材料。
发明内容
本发明针对现有技术中SiC增强体难以分散均匀且SiC与Al两相界面难以控制的技术问题，目的在于提供一种新的制备SiC增强Al基复合材料的方法。
本发明的制备SiC/Al复合材料的方法具体包括如下步骤：
步骤A)将氧化物粉末和分散剂加入水中，用球磨介质球磨0.5～3小时，再加入粘结剂，继续球磨2～5小时得到涂敷浆料；其中，所述的氧化物粉末为氧化铝和/或氧化硅，氧化物粉末：分散剂：水：球磨介质：粘结剂的质量比为1:0.005～0.01:0.1～0.4:2:0.01～0.03；
步骤B)将网眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷浆料中，经充分吸收涂敷浆料后，离心去除多余的涂敷浆料并干燥得到二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷；
步骤C)将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝或铝合金粉中，抽真空至真空度10Pa以下，然后再升温至500～1100℃将铝或铝合金熔化后，通入氩气至压强为0.1～0.8MPa，保温保压0.5～3小时，得到SiC/Al复合材料。
本发明的SiC/Al复合材料中的改性层使用与制备网眼多孔SiC陶瓷的烧结助剂组分（Al2O3-SiO2）相同的氧化物Al2O3和/或SiO2，使其参与网眼多孔SiC陶瓷烧结致密化过程，达到阻碍SiC与Al接触，保护增强体的目的，且与增强体产生强的结合；或者一并加入少量的镁，使其与Al2O3和/或SiO2层及网眼多孔SiC陶瓷外层内部发生反应生成镁铝尖晶石界面相，改善与浸渍Al液的润湿性能，同时避免金属基体中引入大量的合金。然后再通过真空压力浸渍Al溶液工艺，制备出SiC与Al在三维空间互穿且连续的高性能SiC/Al复合材料。
步骤A)中，较佳地是，步骤A)得到的涂敷浆料的固含量为60～85wt%；所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸氨、聚丙烯酸钠和/或硅溶胶；所述的球磨介质为碳化硅球；所述的粘结剂为聚乙烯醇和/或羧甲基纤维素。
步骤B)中，较佳地是，所述的干燥为自然干燥或30～100℃烘箱中干燥。
在本发明的一较佳实施例中，步骤A)为将氧化物粉体和分散剂加入水中，用球磨介质球磨0.8～1.5小时优选1小时，再加入粘结剂，继续球磨2.5～3.5小时优选3小时得到涂敷浆料；步骤C)为将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝或铝合金粉中，抽真空至真空度0.1～5Pa，再升温至900～1000℃将铝或铝合金熔化后，通入氩气至压强为0.5～0.6MPa，保温保压1～1.5小时，得到SiC增强Al基复合材料。
步骤C)中较佳地是，所述的铝合金如为镁铝合金。
步骤B)中所述的网眼多孔SiC陶瓷是由以下方法制备得到的：将具有三维网状结构和连通气孔且孔尺寸为10ppi的聚氨酯海绵用酸碱处理后，用陶瓷浆料对其进行表面改性处理，干燥后在900℃预烧制得网眼陶瓷预制体；然后再用70%的陶瓷浆料对网眼陶瓷预制体进行涂覆，干燥后在1300℃烧成网眼多孔SiC陶瓷；其中所述的陶瓷浆料的粉体原料包括：50～80wt%的碳化硅、4～20wt%的滑石粉、9～25wt%的苏州土、3～15wt%的氧化铝和3wt%的硅溶胶，其中wt%是以粉体原料计。该陶瓷浆料还可以包括膨润土、羧甲基纤维素和消泡剂等。具体制备工艺见CN200410067101.7。
本发明的另一目的在于提供一种本发明的方法制得的SiC/Al复合材料。
本发明的SiC/Al复合材料是双连续相，显著特征之一在于改性所采用的涂敷浆料由氧化物组成，与网眼多孔SiC陶瓷具有相同组分，两者之间的润湿性好，界面结合强度高；从而本发明可以通过控制涂敷浆料的组成与性能，达到控制界面结构和界面反应的目的，实现碳化硅基体与金属之间的强结合；本发明的另一个显著特征在于，采用真空压力浸渍铝工艺制备出SiC/Al复合材料，具有结合强度高的优点，碳化硅相与Al相之间强结合且在三维空间均匀连续分布，避免了碳化硅增强体的偏聚与不连续，提高SiC/Al复合材料的性能。
附图说明
图1是网眼多孔SiC陶瓷形貌图；
图2A是用SiO2涂敷浆料二次涂敷制得的SiC/Al复合材料宏观形貌图；
图2B是用SiO2涂敷浆料二次涂敷制得的SiC/Al复合材料界面形貌图；
图3A是用Al2O3涂敷浆料二次涂敷制得的SiC/Al复合材料宏观形貌图；
图3B是用Al2O3涂敷浆料二次涂敷制得的SiC/Al复合材料界面形貌图。
具体实施方式
陶瓷浆料的组成及用量：44.8wt%的碳化硅和5.1wt%的滑石粉，9.9wt%的苏州土，6.3wt%的氧化铝、3wt%的硅溶胶和30.9wt%的水，其中wt%以粉体原料和水的总重量计，即以陶瓷浆料计。上述组份经砂磨机搅拌3小时制得陶瓷浆料。
选用具有三维网状结构和连通气孔的聚氨酯海绵为骨架，孔尺寸大约分别为10PPI。聚氨酯海绵依次用1.5M盐酸和1.5M氨水各处理1小时，再用陶瓷浆料涂敷进行表面改性处理，然后经900℃预烧得到网眼陶瓷预制体。然后再用70%的陶瓷浆料对网眼陶瓷预制体进行涂覆，干燥后在1300℃烧成网眼多孔SiC陶瓷。所得到的网眼多孔SiC陶瓷的结构如图1所示。
由图1可知，所制备的网眼多孔SiC陶瓷的宏观结构均匀，基本不存在堵孔，并且制得的网眼多孔体的孔筋厚度均匀，不存在细的孔筋和孔筋裂纹。
实施例1
步骤A)将氧化硅粉末、聚丙烯酸氨分散剂和水用球磨介质球磨1小时，再加入羧甲基纤维素粘结剂，继续球磨3小时得到固含量为80wt%的涂敷浆料；其中，氧化铝粉末：分散剂：水：球磨介质：粘结剂的质量比为1:0.005:0.25:2:0.01。
步骤B)将网眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷浆料中，经充分吸收涂敷浆料后，600rpm下离心去除多余的涂敷浆料，自然干燥得到二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷。
步骤C)将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入镁铝合金粉中，抽真空至5Pa，然后再升温至900℃将镁铝合金粉全部熔化后，通入氩气至压强为0.6MPa，保温保压1小时，然后随炉降温得到SiC/Al复合材料。所得SiC/Al复合材料形貌如图2A和图2B所示。
由图2可知，SiC、Al相均在三维网络中连续分布且二者界面结合牢固。
实施例2
步骤A)将氧化铝粉末和聚丙烯酸钠分散剂加入水中，用球磨介质球磨1小时，再加入聚乙烯醇粘结剂，继续球磨3小时得到固含量为70wt%的涂敷浆料；其中，氧化铝粉末：分散剂：水：球磨介质：粘结剂的质量比为1:0.01:0.4:2:0.02。
步骤B)将网眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷浆料中，经充分吸收涂敷浆料后，500rpm离心去除多余的涂敷浆料，自然干燥得到二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷。
步骤C)将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝粉中，抽真空至3pa，然后再升温至1000℃将铝粉全部熔化后，通入氩气至压强为0.6MPa，保温保压1.5小时，然后随炉降温得到SiC/Al复合材料。所得SiC/Al复合材料形貌如图3A和图3B所示。
由图3可知，SiC、Al相均在三维网络中连续分布且二者界面结合牢固。
Claims (8)
1.一种制备SiC增强Al基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤A)将氧化物粉末和分散剂加入水中，用球磨介质球磨0.5～3小时，再加入粘结剂，继续球磨2～5小时得到涂敷浆料；其中，所述的氧化物粉末为氧化铝和/或氧化硅，氧化物粉末∶分散剂∶水∶球磨介质∶粘结剂的质量比为1∶0.005～0.01∶0.1～0.4∶2∶0.01～0.03；
步骤B)将网眼多孔SiC陶瓷浸入涂敷浆料中，经充分吸收涂敷浆料后，离心去除多余的涂敷浆料并干燥得到二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷；
步骤C)将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝或铝合金粉中，抽真空至真空度10Pa以下，然后再升温至500～1100℃将铝或铝合金熔化后，通入氩气至压强为0.1～0.8MPa，保温保压0.5～3小时，得到SiC增强Al基复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A)得到的涂敷浆料的固含量为60～85wt％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤A)中，所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸氨、聚丙烯酸钠和/或硅溶胶；所述的球磨介质为碳化硅球；所述的粘结剂为聚乙烯醇和/或羧甲基纤维素。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤B)中，所述的干燥为自然干燥或30～100℃烘箱中干燥。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤A)为将氧化物粉体和分散剂加入水中，用球磨介质球磨0.8～1.5小时，再加入粘结剂，继续球磨2.5～3.5小时得到涂敷浆料；
步骤C)为将二次涂覆的网眼多孔SiC陶瓷埋入铝或铝合金粉中，抽真空至真空度0.1～5Pa，再升温至900～1000℃将铝或铝合金熔化后，通入氩气至压强为0.5～0.6MPa，保温保压1～1.5小时，得到SiC增强Al基复合材料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤B)中所述的网眼多孔SiC陶瓷是由以下方法制备得到的：将具有三维网状结构和连通气孔且孔尺寸为5～25ppi的聚氨酯海绵用酸碱处理后，用固含量75～85wt％陶瓷浆料对其进行表面改性处理，干燥后在900℃预烧制得网眼陶瓷预制体；然后再用固含量60～75wt％的陶瓷浆料对网眼陶瓷预制体进行涂覆，干燥后在1300℃烧成网眼多孔SiC陶瓷；其中所述的陶瓷浆料的粉体原料包括：50～80wt％的碳化硅、4～20wt％的滑石粉、9～25wt％的苏州土、3～15wt％的氧化铝、3wt％的硅溶胶。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤A)为将氧化物粉体和分散剂加入水中，用球磨介质球磨1小时，再加入粘结剂，继续球磨3小时得到涂敷浆料。
8.权利要求1所述的方法制得的SiC增强Al基复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310713822.XA CN104726734B (zh) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310713822.XA CN104726734B (zh) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104726734A CN104726734A (zh) | 2015-06-24 |
| CN104726734B true CN104726734B (zh) | 2016-09-07 |
Family
ID=53451143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310713822.XA Active CN104726734B (zh) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104726734B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105177472A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-12-23 | 安徽越天特种车桥有限公司 | 一种掺混氧化铝纤维增强型复合铝合金汽车零部件及其铸造工艺 |
| DE112015006755T5 (de) * | 2015-07-31 | 2018-04-12 | Denka Company Limited | Aluminium-Silicium-Carbid-Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben |
| CN105198469B (zh) * | 2015-09-09 | 2017-12-08 | 东莞深圳清华大学研究院创新中心 | 一种无机预制件的成型方法 |
| CN105801122B (zh) * | 2016-03-01 | 2019-04-12 | 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 | 一种梯度孔结构碳化硅基多孔陶瓷的制备方法 |
| CN105750547B (zh) * | 2016-03-07 | 2018-10-02 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种形貌和性能可控的多孔金属/陶瓷复合材料的制备方法 |
| CN106435241B (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种多孔Si3N4/SiC复相陶瓷增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN107098125A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-29 | 张元利 | 一种曼海姆炉生产硫酸钾化肥用出料冷却器的推料器 |
| CN108754357B (zh) * | 2018-05-29 | 2020-06-23 | 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 | 一种SiC纳米线增强铝碳化硅复合材料及其制备方法 |
| CN108796262A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-13 | 中国科学院金属研究所 | 具有微观定向结构的碳化硅增强金属基复合材料及其制备方法 |
| CN108866454B (zh) * | 2018-07-23 | 2019-06-25 | 张宝兴 | 一种陶瓷粉与短纤维复合的铝基复合材料制备工艺 |
| CN109913686A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-06-21 | 南京航空航天大学 | 一种表面改性SiC增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN110106405B (zh) * | 2019-05-15 | 2021-07-27 | 温州安杰汽摩配有限公司 | 一种制动盘用SiCp-Al复合材料的制备方法 |
| CN111842853B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-01 | 南昌工程学院 | 制备自润滑轴承用多孔金属陶瓷基复合材料及其制备方法 |
| CN112570690B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-07-29 | 广州城建职业学院 | 一种三维网状碳化硅陶瓷增强铝基复合材料制备方法 |
| CN114853479B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-04-25 | 浙江立泰复合材料股份有限公司 | 一种基于反应烧结制备碳化硅或碳化硼陶瓷板的方法 |
| CN116334437B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-09-27 | 山东创新精密科技有限公司 | 一种三维网络增强铝合金复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3426475B2 (ja) * | 1997-06-18 | 2003-07-14 | 住友金属工業株式会社 | 耐摩耗性に優れたブレーキディスク用アルミニウム合金複合材料 |
| CN1169752C (zh) * | 2000-10-27 | 2004-10-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高强度网眼多孔陶瓷的制造方法 |
| CN1267380C (zh) * | 2004-10-13 | 2006-08-02 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 短纤维增强碳化硅基复合材料的制备方法 |
| DE102008000100B4 (de) * | 2008-01-18 | 2013-10-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Grünkörpers, danach hergestellter leichtgewichtiger Grünkörper und Verfahren zur Herstellung eines leichtgewichtigen Formkörpers |
| KR101418983B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2014-07-11 | 부경대학교 산학협력단 | 나노입자를 이용한 균질 분산 카본나노튜브-알루미늄 복합분말의 제조방법 |
-
2013
- 2013-12-20 CN CN201310713822.XA patent/CN104726734B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104726734A (zh) | 2015-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104726734B (zh) | 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法 | |
| CN103572087B (zh) | 碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法 | |
| CN104073669B (zh) | 一种制备含梯度金属三维网络陶瓷的方法 | |
| CN100400473C (zh) | 一种高强高韧SiC/Al泡沫材料及其制备方法 | |
| CN103895285A (zh) | 高强度层状Al基金属陶瓷复合材料及其制备方法 | |
| CN108257925A (zh) | 一种硅化金刚石/SiC复合材料的制备方法 | |
| CN107353008B (zh) | 一种层状金属-陶瓷复合材料零件的制备方法 | |
| CN105506341B (zh) | Mg合金/Al2O3复合材料及制备方法 | |
| CN106917009B (zh) | 一种高体积分数SiC增强Al基复合材料的制备方法 | |
| CN105838920B (zh) | 一种Ti/AlN金属陶瓷复合材料及其制备方法 | |
| CN109536768B (zh) | 一种三维网络碳化硅增强金属基复合材料及制备方法 | |
| CN101973777A (zh) | 一种金属增韧碳化硅基复合陶瓷及制备方法 | |
| CN106735249A (zh) | 一种铌基复合材料及制备方法 | |
| CN104073706B (zh) | 一种制备耐高温铝熔液熔蚀-磨损铁基复合材料的方法 | |
| CN115677364A (zh) | 一种多层次碳化锆增强碳基复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN102864361B (zh) | 一种用于航天器的SiC增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN104073673A (zh) | 一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法 | |
| CN107602146A (zh) | 一种陶瓷预制体的制备方法 | |
| CN108048685B (zh) | 一种TiC/SiC/Al复合材料 | |
| CN104651658A (zh) | 一种新型高导热铜基复合材料制备方法 | |
| CN106631161A (zh) | 一种在碳基材料表面制备抗高温氧化复合涂层的方法 | |
| CN109706452B (zh) | 一种高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法 | |
| CN116178040B (zh) | 一种界面强化的C/C-Al复合材料制备方法 | |
| CN116283325B (zh) | 一种低温反应熔渗制备C/C-SiC复合材料的方法 | |
| CN109095932A (zh) | 一种晶须增韧氮化硅泡沫材料及其无压烧结制备方法 |
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 |