CN105779815A - 氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方法,该复合材料含有以下质量百分含量的组分:磷粉4~8%,铁粉1~20%,铌粉1~10%,氧化铝2~6%,过氧化钠4~8%,氮化钛5~9%,轻质碳酸钙10~12%,三氧化铱12~14%,硬脂酸钙1~8%,羧甲基纤维素5~10%,其余是铅粉。制备方法:将各成分混匀,烘干,烘干温度为200~300℃,烘干时间10~20min;冷压器中冷压;烧结,烧结温度为600~700℃,压力为2.5~4MPa,保温时间为30~40min。冷却。加入了氧化铝的复合材料的布氏硬度为90.6~93.6,说明氧化铝可以明显提高复合材料的硬度。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域,尤其涉及一种氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方法。
背景技术
铅是柔软和延展性强的弱金属,有毒,也是重金属。铅原本的颜色为青白色,在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸充电池、弹头、炮弹、焊接物料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金,例如电子焊接用的铅锡合金。铅是一种金属元素,可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用,还可做体育运动器材铅球。因此,铅基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。
碳纤维增强铅基复合材料是以碳纤维增强铅基体的金属基复合材料,碳/铅复合材料中碳纤维含量可根据性能要求选取,一般在30%~40%(体积)左右,由于碳纤维(石墨纤维)的加入,明显提高了材料的强度、弹性模量和抗蠕变性能,明显地减小了比量,用体积含量Vf=40%的石墨纤维(P75)增强铅复合材料其相对密度为6.09g/cm3,纵向拉伸强度为290MPa,弹性模量为240GPa。这种材料主要用于核工程中,如核潜艇的大型蓄电池极板,制造方法主要是热压法和液体金属浸渍法直接制成板或零件。但是铅的硬度较低,因此制成的铅基复合材料容易变形。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方法,该复合材料的硬度高,不易变形。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉4~8%,铁粉1~20%,铌粉1~10%,氧化铝2~6%,过氧化钠4~8%,氮化钛5~9%,轻质碳酸钙10~12%,三氧化铱12~14%,硬脂酸钙1~8%,羧甲基纤维素5~10%,其余是铅粉。
作为优选,氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉6%,铁粉10.5%,铌粉5.5%,氧化铝4%,过氧化钠6%,氮化钛7%,轻质碳酸钙11%,三氧化铱13%,硬脂酸钙4.5%,羧甲基纤维素7.5%,其余是铅粉。
作为优选,氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为200~300℃,烘干时间10~20min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为600~700℃,烧结压力为2.5~4MPa,保温时间为30~40min;
(4)冷却。
作为优选,步骤(2)冷压压力为800~900MPa。
作为优选,步骤(3)升温速率为90~100℃/min。
原理:氧化铝与铅基体组织结合紧密,减小网孔的大小,提高铅基复合材料的硬度。
有益效果
加入了氧化铝的复合材料的布氏硬度为90.6~93.6,说明氧化铝可以明显提高复合材料的硬度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍,但不局限于此。
实施例1
氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉6%,铁粉10.5%,铌粉5.5%,氧化铝4%,过氧化钠6%,氮化钛7%,轻质碳酸钙11%,三氧化铱13%,硬脂酸钙4.5%,羧甲基纤维素7.5%,其余是铅粉。
氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为250℃,烘干时间15min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为650℃,烧结压力为3MPa,保温时间为35min;
(4)冷却。
步骤(2)冷压压力为850MPa。
步骤(3)升温速率为95℃/min。
实施例2
氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉4%,铁粉1%,铌粉1%,氧化铝2%,过氧化钠4%,氮化钛5%,轻质碳酸钙10%,三氧化铱12%,硬脂酸钙1%,羧甲基纤维素5%,其余是铅粉。
氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为200℃,烘干时间10min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为600℃,烧结压力为2.5MPa,保温时间为30min;
(4)冷却。
步骤(2)冷压压力为800MPa。
步骤(3)升温速率为90℃/min。
实施例3
氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉8%,铁粉20%,铌粉10%,氧化铝6%,过氧化钠8%,氮化钛9%,轻质碳酸钙12%,三氧化铱14%,硬脂酸钙8%,羧甲基纤维素10%,其余是铅粉。
氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为300℃,烘干时间20min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为700℃,烧结压力为4MPa,保温时间为40min;
(4)冷却。
步骤(2)冷压压力为900MPa。
步骤(3)升温速率为100℃/min。
实施例4
氧化铝颗粒增强铅基复合材料,含有以下质量百分含量的组分:磷粉7%,铁粉8%,铌粉1%,氧化铝6%,过氧化钠5%,氮化钛7%,轻质碳酸钙10%,三氧化铱14%,硬脂酸钙5%,羧甲基纤维素8%,其余是铅粉。
氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为300℃,烘干时间15min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为600℃,烧结压力为2.5MPa,保温时间为35min;
(4)冷却。
步骤(2)冷压压力为800MPa。
步骤(3)升温速率为95℃/min。
对比例1
与实施例1相同,不同在于:不加氧化铝。
性能测试试验
材料的硬度:将材料放入HB-3000B布氏硬度试验机上,加载重量为500kg,压头为硬质合金钢球,直径为10mm,保压30s,测试硬度。测试结果见下表1。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | |
布氏硬度 | 103 | 98 | 101 | 101 | 78 |
结论:对比例1的布氏硬度为78,而加入了氧化铝的复合材料的布氏硬度为98-103,说明氧化铝可以明显提高复合材料的硬度。
Claims (6)
1.氧化铝颗粒增强铅基复合材料,其特征在于,含有以下质量百分含量的组分:磷粉4~8%,铁粉1~20%,铌粉1~10%,氧化铝2~6%,过氧化钠4~8%,氮化钛5~9%,轻质碳酸钙10~12%,三氧化铱12~14%,硬脂酸钙1~8%,羧甲基纤维素5~10%,其余是铅粉。
2.根据权利要求1所述的氧化铝颗粒增强铅基复合材料,其特征在于,含有以下质量百分含量的组分:磷粉6%,铁粉10.5%,铌粉5.5%,氧化铝4%,过氧化钠6%,氮化钛7%,轻质碳酸钙11%,三氧化铱13%,硬脂酸钙4.5%,羧甲基纤维素7.5%,其余是铅粉。
3.根据权利要求1所述的氧化铝颗粒增强铅基复合材料,其特征在于,氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。
4.基于权利要求1所述的氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将磷粉,铁粉,铌粉,氧化铝,过氧化钠,氮化钛,轻质碳酸钙,三氧化铱,硬脂酸钙,羧甲基纤维素,铅粉混匀,烘干,烘干温度为200~300℃,烘干时间10~20min;
(2)冷压器中冷压;
(3)烧结,烧结温度为600~700℃,烧结压力为2.5~4MPa,保温时间为30~40min;
(4)冷却。
5.根据权利要求4所述的氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)冷压压力为800~900MPa。
6.根据权利要求4所述的氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)升温速率为90~100℃/min。
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