CN106929701A - 一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料及制备方法 - Google Patents

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卢路
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Abstract

本发明提供的是一种所述的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料及制备方法。步骤一、按照质量比为9:1的比例将非晶玄武岩鳞片和7xxx系Al粉混合，再加入非晶玄武岩鳞片质量的1/10的分散剂得到混合粉体；步骤二、将混合粉体进行球磨混料；步骤三、将球磨混料后的物料放入模具进行真空热压烧结，制备出块状非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料。本发明的优点是制备出一种新型复合材料——非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料，并且该复合材料力学性能能优异、成本低、操作简单、生产效率高、适合于工业化生产等。

Description

一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种铝基复合材料，本发明也涉及的是一种铝基复合材料的制备方法，具体地说是一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
非晶玄武岩鳞片是一种用玄武岩矿石在高温熔炼后经吹泡、冷却、粉碎、筛选及碾磨等工艺步骤所制得的高性能鳞片，其主要成分为SiO2，另含有不等量的Al、Mg、Ca、Na、K、Ti和Fe等元素的氧化物。非晶玄武岩鳞片力学性能远优于玄武岩玻璃陶瓷，并且具有优越的耐高温、耐烧蚀和热稳定性能。目前非晶玄武岩鳞片主要应用于防腐涂料和水泥增强方面，在金属基复合材料的研究中鲜见非晶玄武岩鳞片作为增强体的报道。目前，国内在非晶玄武岩鳞片增强金属基复合材料方面的开发和应用是空白的，国外也仅有前苏联等少数国家在研究中。
目前只有玄武岩纤维增强铝基复合材料的报道，非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料尚无文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种力学性能优良的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料。本发明的目的还在于提供一种能改善铝合金的力学性能、生产成本低的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法。
本发明的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料由质量比为9:1非晶玄武岩鳞片和7xxx系Al粉，加入分散剂，经机械球磨混料、在模具中经过低温真空热压烧结制成。
所述分散剂为硬脂酸，分散剂的加入量为非晶玄武岩鳞片的1/10。
本发明的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法包括：
步骤一、按照质量比为9:1的比例将非晶玄武岩鳞片和7xxx系Al粉混合，再加入非晶玄武岩鳞片质量的1/10的分散剂得到混合粉体；
步骤二、将混合粉体进行球磨混料；
步骤三、将球磨混料后的物料放入模具进行真空热压烧结。
所述真空热压烧结过程包括：
(1)抽真空，气压降至0.03Pa以下，开始加热；
(2)由室温升温至440℃，时间为60min，保温30min；
(3)从440℃升温至575℃，时间为20min，保温30min；
(4)从575℃降温至400℃,时间为30min；之后随炉冷却。
步骤(2)至步骤(4)的过程中保持单位面积压力17MPa。
所述球磨混料的球料比为1:2，转速为300转/min，球磨时间为8小时。
本发明旨在探究非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备工艺，观察复合材料的微观结构，为非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的应用提供参考。
本发明采用商业7xxx系Al粉和商业非晶玄武岩鳞片，在真空热压条件下进行固-固反应生成非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料。该制备技术所采用的商业7xxx系Al粉和商业非晶玄武岩鳞片，来源广泛，有效地降低了生产成本；真空热压过程的最高温度只有575℃，低温且工艺简单，大大提高了生产效率，易于大规模推广应用和进行产业化；最高温度575℃保温30min，7xxx系Al粉和非晶玄武岩鳞片充分混合并反应，其中非晶玄武岩鳞片为增强相，7xxx系Al粉为基体，在7xxx系Al粉和非晶玄武岩鳞片的界面处有反应层。本发明的优点是制备出一种新型复合材料——非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料，并且该复合材料力学性能能优异、成本低、操作简单、生产效率高、适合于工业化生产等。
附图说明
图1是非晶玄武岩鳞片的扫描电子显微照片；
图2是非晶玄武岩鳞片的XRD分析结果；
图3是非晶玄武岩鳞片与7xxx系Al粉混合后的扫描电子照片；
图4是制备所得块状非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的光学显微镜照片，可以看到没有任何缺陷；
图5是制备所得块状非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的XRD分析结果，由于颗粒是非晶体所以XRD不能得到玄武岩的分析结果；
图6是非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的扫描电子显微照片；
图7是非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的线扫描电子显微照片；
图8是非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的能谱线扫描谱线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现通过具体的实施例对本发明的技术方案做详细描述，实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明所做的简单改进，都属于本发明要求保护的范围。
本发明提出一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法包括：
步骤A：7xxx系Al粉和非晶玄武岩鳞片的称取。分别准确称取1000目商业7xxx系Al粉216g、24g非晶玄武岩鳞片和2.4g分散剂(硬脂酸)，放入坩埚中。
步骤B：7xxx系Al粉和非晶玄武岩鳞片的混合。将7xxx系Al粉、非晶玄武岩鳞片和分散剂混合后放入行星式球磨机中进行球磨，球料比为1:2，转速为300转/min，球磨时间为8小时。球磨的目的是为了让原料混合的更均匀，无团簇现象，而不会对Al粉和非晶玄武岩鳞片的粒径产生过大影响。
步骤C：放入真空炉中冷压成型。在模具内喷涂脱模剂，防止试样与模具粘接，再将混合后的原料放入模具中。放入真空炉中，在不抽真空的情况下先冷压成型，防止在抽真空的过程中由于气流的原因导致原料的外漏，单位面积压力为17MPa。
步骤D：抽真空，热压烧结。在真空度降至0.03Pa以下时，按最佳工艺进行烧结。
所述最佳的工艺参数为：
由室温升温至440℃，时间为60min，保温30min；从440℃升温至575℃，时间为20min，保温30min；从575℃降温至400℃,时间为30min；之后随炉冷却。整个过程保持单位面积压力17MPa。

Claims (6)

1.一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料，其特征是：由质量比为9:1非晶玄武岩鳞片和7xxx系Al粉，加入分散剂，经机械球磨混料、在模具中经过低温真空热压烧结制成。
2.根据权利要求1所述的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料，其特征是：所述分散剂为硬脂酸，分散剂的加入量为非晶玄武岩鳞片的1/10。
3.一种非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法，其特征是：
步骤一、按照质量比为9:1的比例将非晶玄武岩鳞片和7xxx系Al粉混合，再加入非晶玄武岩鳞片质量的1/10的分散剂得到混合粉体；
步骤二、将混合粉体进行球磨混料；
步骤三、将球磨混料后的物料放入模具进行真空热压烧结。
4.根据权利要求3所述的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法，其特征是所述真空热压烧结过程包括：
(1)抽真空，气压降至0.03Pa以下，开始加热；
(2)由室温升温至440℃，时间为60min，保温30min；
(3)从440℃升温至575℃，时间为20min，保温30min；
(4)从575℃降温至400℃,时间为30min；之后随炉冷却。
5.根据权利要求4所述的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法，其特征是：步骤(2)至步骤(4)的过程中保持单位面积压力17MPa。
6.根据权利要求3至5任何一项所述的非晶玄武岩鳞片增强铝基复合材料的制备方法，其特征是所述球磨混料的球料比为1:2，转速为300转/min，球磨时间为8小时。
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