CN105803297A - 碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硼颗粒增强铝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：镍粉10～15%，硅化钛1～2%，硫化铜4～5%，碳化硼2～3%，氮化钛4～6%，氧化铅2～3%，过硫酸钾10～20%，石墨纤维1～6%，淀粉2～8%，其余为铝粉。制备方法：将各成分混匀，烘干；在600～700MPa的压力下压制成型；烧结，烧结温度为400～1000℃，压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。冷却至15～30℃。本发明复合材料的摩擦力为68.2～70.8N，摩擦系数为0.41～0.43，说明本发明具有良好的耐摩擦性能。

Description

碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金复合材料领域，尤其涉及一种碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。
铝及其合金都适于作金属基复合材料的基体，铝基复合材料的增强物可以是连续的纤维，也可以是短纤维，也可以是从球形到不规则形状的颗粒。但是现有技术的铝基复合材料的颗粒分布不均匀，网孔较大，容易磨损，使用寿命不长。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种碳化硼颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，复合材料的耐摩擦性能优异。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉10～15%，硅化钛1～2%，硫化铜4～5%，碳化硼2～3%，氮化钛4～6%，氧化铅2～3%，过硫酸钾10～20%，石墨纤维1～6%，淀粉2～8%，其余为铝粉。
作为优选，碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉12.5%，硅化钛1.5%，硫化铜4.5%，碳化硼2.5%，氮化钛5%，氧化铅2.5%，过硫酸钾15%，石墨纤维3.5%，淀粉5%，其余为铝粉。
碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在600～700MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结温度为400～1000℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min；
（4）降温冷却至15～30℃。
作为优选，步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段400～500℃，烧结段900～1000℃，预冷段500～600℃。
作为优选，步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
有益效果
本发明复合材料的摩擦力为68.2～70.8N，摩擦系数为0.41～0.43，说明本发明具有良好的耐摩擦性能。
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
碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉12.5%，硅化钛1.5%，硫化铜4.5%，碳化硼2.5%，氮化钛5%，氧化铅2.5%，过硫酸钾15%，石墨纤维3.5%，淀粉5%，其余为铝粉。
碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在650MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结压力为2.5MPa，保温时间为35min；
（4）降温冷却至27.5℃。
步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段450℃，烧结段950℃，预冷段550℃。
步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
实施例2
碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉10%，硅化钛1%，硫化铜4%，碳化硼2%，氮化钛4%，氧化铅2%，过硫酸钾10%，石墨纤维1%，淀粉2%，其余为铝粉。
碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在600MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结压力为2MPa，保温时间为30min；
（4）降温冷却至15℃。
步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段400℃，烧结段900℃，预冷段500℃。
步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
实施例3
碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉15%，硅化钛2%，硫化铜5%，碳化硼3%，氮化钛6%，氧化铅3%，过硫酸钾20%，石墨纤维6%，淀粉8%，其余为铝粉。
碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在700MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结压力为3MPa，保温时间为40min；
（4）降温冷却至30℃。
步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段500℃，烧结段1000℃，预冷段600℃。
步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
实施例4
碳化硼颗粒增强铝基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：镍粉10%，硅化钛1%，硫化铜5%，碳化硼3%，氮化钛5%，氧化铅2%，过硫酸钾16%，石墨纤维3%，淀粉7%，其余为铝粉。
碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在660MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结压力为2MPa，保温时间为30min；
（4）降温冷却至30℃。
步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段500℃，烧结段900℃，预冷段500℃。
步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加碳化硼。
性能测试试验
材料的耐磨擦性能：将材料放在MMW-1型磨擦磨损试验机上，干磨擦旋转运动，采用小指推圈磨擦副试验方法，对偶材料为45钢淬火钢环，硬度为50HRC，主轴转速为250r/min，载荷为40N，时间为10min。
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
摩擦力N 70.8 68.2 68.9 69.1 42.5
磨擦系数 0.43 0.41 0.42 0.42 0.33
结论：对比例1的摩擦力为42.5N，摩擦系数为0.33；本发明复合材料的摩擦力为68.2～70.8N，摩擦系数为0.41～0.43，说明本发明具有良好的耐摩擦性能。

Claims (5)

1.碳化硼颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：镍粉10～15%，硅化钛1～2%，硫化铜4～5%，碳化硼2～3%，氮化钛4～6%，氧化铅2～3%，过硫酸钾10～20%，石墨纤维1～6%，淀粉2～8%，其余为铝粉。
2.根据权利要求1所述的碳化硼颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：镍粉12.5%，硅化钛1.5%，硫化铜4.5%，碳化硼2.5%，氮化钛5%，氧化铅2.5%，过硫酸钾15%，石墨纤维3.5%，淀粉5%，其余为铝粉。
3.基于权利要求1所述的碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将镍粉，硅化钛，硫化铜，碳化硼，氮化钛，氧化铅，过硫酸钾，石墨纤维，淀粉，铝粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；
（2）在600～700MPa的压力下压制成型；
（3）烧结炉中烧结，烧结温度为400～1000℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min；
（4）降温冷却至15～30℃。
4.根据权利要求3所述的碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）烧结炉各段温度设置如下，预烧段400～500℃，烧结段900～1000℃，预冷段500～600℃。
5.根据权利要求3所述的碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）降温速率为1.5℃/min。
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