CN107675058B - 一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法，它涉及一种层状功能梯度碳化硼铝基复合材料及制备方法。本发明是要解决单一体积分数均质的铝基复合材料防弹效果差、防弹层状梯度铝基复合材料中着弹面板体积分数低以及简单叠层防护结构的界面结合强度低的问题。面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；过渡中间层由多层碳化硼铝基复合材料组成，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层梯度降低；方法：预制体粉体的制备；二、逐层铺陈，制备预制体；三、熔融铝液；四、采用压力浸渗工艺将熔炼的铝液压入预制体间隙中，保压，脱模，获得层状梯度B4C/Al复合材料。本发明用于制备装甲结构材料。

Description

一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种层状功能梯度碳化硼铝基复合材料及制备方法。
背景技术
随着科技的发展，反装甲武器威力的日益增强，对装甲防护层的要求也越来越高。单纯通过加厚装甲防护层的方法来提升防护作用势必会严重影响武器系统的作战机动性和快速反应能力。为满足未来战场中作战武器的高机动性、强防御性需求，当今世界各军事强国均致力于发展高强度、高硬度、高韧性以及低密度(即“三高一低”)特性的装甲。
目前应用最广泛装甲结构材料为陶瓷/金属复合装甲，这种装甲虽然具有较为优异的抗冲击和抗倾彻能力，但由于陶瓷-金属界面波阻抗不匹配使得陶瓷面板碎裂严重，装甲抗多发弹能力较弱。
梯度功能材料(Functionally gradient materials，FGMs)的概念最先是由日本学者平井敏雄和新野政之于1984年提出，旨在解决超高速航空航天器中材料的热应力问题。FGMs材料有之处在于可以定制所需性能，这使得其在航空航天、生物材料、装甲防护材料以及核能工业领域有很好的应用前景。梯度材料可以分为两类：(1)连续型功能梯度材料，即材料的性能或组成从一侧向另一侧呈现连续分布；(2)层状功能梯度材料，即材料的性能或者组成呈现阶跃型分布。
功能梯度金属基复合材料装甲具有高陶瓷含量(70～90vol.％陶瓷含量)的陶瓷正面；塑性好、抗拉强度高的金属背面；以及陶瓷含量沿厚度阶梯变化的中间过渡层，既保留了陶瓷材料抗侵彻的优越性能，又具有金属材料的良好韧性，可以提高复合靶板抗多次打击能力，并且可以通过对梯度形式和界面的设计来减小冲击波对复合靶的损伤，从而提高材料的抗弹性能，同时由于所用组分为低密度陶瓷和轻质合金，因此也为装甲材料轻型化奠定了基础。
层状功能梯度材料的制备方法一般包括粉末冶金、离心铸造和激光熔覆的技术。但粉末冶金技术很难制备高质量的高体积分数颗粒增强金属基复合材料；离心铸造由于离心力方向的限制，难以制备层状铺陈的非环状材料；激光熔覆的技术成本高，技术难度大。
专利号为CN105541331A，发明名称为“一种Ti3SiC2/SiC功能梯度材料的制备方法”中采用真空热压烧结及浸渍增密处理得到Ti3SiC2/SiC功能梯度材料。本专利与其在制备方法、材料体系以及应用领域的不同。
专利号为CN105478777A，发明名称为“一种金属/陶瓷梯度材料及其制备方法”中采用自蔓延合成法制备金属/陶瓷梯度材料。自蔓延法难以制备高质量的高陶瓷相体积分数材料，本专利与其在制备方法以及高陶瓷相体积分数材料质量上存在不同。
发明内容
本发明是要解决单一体积分数均质的铝基复合材料防弹效果差、防弹层状梯度铝基复合材料中着弹面板体积分数低以及简单叠层防护结构的界面结合强度低的问题，而提供一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法。
本发明一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述过渡中间层设置在面板与背板之间；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层由多层碳化硼铝基复合材料组成，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；所述含铝材料为铝或铝合金。
本发明一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同B4C体积分数的预制体粉体，将不同B4C体积分数的预制体粉体按照B4C体积分数由低到高或由高到低的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为50～200MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为55％～90％的预制体粉体，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为40％～55％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数小于40％的预制体粉体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；
二、将含铝材料在温度为700～900℃的条件下熔炼2～6h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力30～250MPa的条件下保压10～60min，随模冷却后，脱模得到层状功能梯度B4C/Al复合材料；所述层状功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用压力浸渗技术一体化制备梯度功能B4C/Al复合材料，工艺简单，成本低；2、得到的复合材料致密度高，解决了目前国内外采用其他方法制备高B4C含量的B4C/Al复合材料致密度低的问题；3、由于是压力浸渗技术一体化制备，各梯度层间Al基体连续，界面结合强度高；4、本发明中的梯度功能B4C/Al复合材料B4C含量成梯度变化，并可以根据需求改变梯度B4C含量分布及各梯度层层厚大小，具有很高的可设计性；5、制备的梯度功能B4C/Al复合材料密度<2.8g/cm3,整个梯度层B4C体积分数范围为0～90vol.％,梯度材料基本机械性能的变化范围为：布氏硬度范围120～380HB，弹性模量范围70～320GPa。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述过渡中间层设置在面板与背板之间；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；所述含铝材料为铝或铝合金。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层降低至背板中碳化硼的体积分数为0～15％。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述面板按体积分数由70％碳化硼和30％含铝材料制成；由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层降低至背板中碳化硼的体积分数为15～20％。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述面板按体积分数由70％碳化硼和30％含铝材料制成；由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层降低至背板中碳化硼的体积分数为20～40％。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述铝合金为1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、3xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金或6xxx系铝合金。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B4C的预制体粉体，将不同体积分数的B4C的预制体粉体按照B4C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为50～200MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为55％～90％的预制体粉体，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为40％～55％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数小于40％的预制体粉体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；
二、将含铝材料在温度为700～900℃的条件下熔炼2～6h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力30～250MPa的条件下保压10～60min，随模冷却后，脱模得到层状功能梯度B4C/Al复合材料；所述层状功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低。
步骤一中所述的不同体积分数的B4C的预制体粉体是指B4C在其对应的预制体粉体中所占的体积比，剩余部分为空隙用以后续浸渗含铝材料，浸渗含铝材料后即成为碳化硼铝基复合材料，所述的B4C的体积比为B4C在碳化硼铝基复合材料中所占的比重。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤一中所述高B4C体积分数预制体粉体是通过混合多种不同粒径的B4C粉体，以小粒径颗粒填充大颗粒孔隙的方法得到的，设定R1为大粒径粉体的粒径尺寸，R2为中粒径粉体的粒径尺寸，R3为小粒径粉体的粒径尺寸，其中R2:R1<0.4142，R3:R1<0.2248。其他与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：所述中B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体堆叠得到的，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为10～20μm。其他与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：所述低B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体与Al粉混合得到，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为10～20μm，Al粉粒径为8～12μm。其他与具体实施方式六至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：步骤一中所述铺陈的层数为2～20层。其他与具体实施方式六至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式六至十之一不同的是：步骤一中所述铺陈的层数为3层。其他与具体实施方式六至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式六至十一之一不同的是：步骤一中所述铺陈的层数为10层。其他与具体实施方式六至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式六至十二之一不同的是：步骤一中所述干燥处理是将不同B4C体积分数的预制体粉体在温度为40～60℃的干燥箱中干燥6～36h。其他与具体实施方式六至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式六至十三之一不同的是：步骤一中在压力为100MPa的条件下冷压成胚体。其他与具体实施方式六至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式六至十四之一不同的是：步骤一中，B4C的铺层方式按照B4C体积分数由高到低的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中。其他与具体实施方式六至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式六至十五之一不同的是：步骤三中所述压力浸渗是在大气环境或真空环境下进行的。其他与具体实施方式六至十五之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B4C的预制体粉体，将三层不同体积分数的B4C的预制体粉体按照B4C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为100MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为600℃的条件下保温4h，得到70-46-22vol.％三层层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为70％的预制体粉体即面板，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为46％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为22％的预制体粉体即背板；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；所述干燥处理是将不同B4C体积分数的预制体粉体在温度为60℃的干燥箱中干燥24h；
二、将含铝材料在温度为800℃的条件下熔炼4h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为2024Al粉；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力100MPa的条件下保压20min，随模冷却后，脱模得到70-46-22vol.％B4C/2024Al三层功能梯度B4C/Al复合材料；所述70-46-22vol.％B4C/2024Al三层功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％碳化硼和30％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；
步骤一中所述高B4C体积分数预制体粉体是是通过三种不同粒径的B4C粉体，三种粉体平均粒径为113μm，30μm和4.5μm，按照4:2:1的比例混合得到。
步骤一中所述中B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体堆叠得到的，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为17.5μm。
步骤一中所述低B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体与2024Al粉混合得到，m(2024Al):m(B4C)＝1.32；单一粒径的B4C粉体的平均粒径为17.5μm，2024Al粉粒径为10μm。
对实施例一得到的70-46-22vol.％B4C/2024Al三层功能梯度B4C/Al复合材料各层的力学性能进行测试，检测结果如表1所示。
表1 实施例一得到的70-46-22vol.％B4C/2024Al三层功能梯度B4C/Al复合材料各层室温力学性能
实施例二：一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B4C的预制体粉体，将B4C体积分数为70％,46％和22％以及2024Al粉四种粉体按照B4C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为100MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为600℃的条件下保温4h，得到70-46-22-0vol.％四层层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为70％的预制体粉体，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为46％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为22％的预制体粉体；所述的Al粉为2024Al粉；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；所述干燥处理是将不同B4C体积分数的预制体粉体在温度为60℃的干燥箱中干燥24h；
二、将含铝材料在温度为800℃的条件下熔炼4h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为2024Al粉；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力100MPa的条件下保压20min，随模冷却后，脱模得到70-46-22-0vol.％B4C/2024Al四层功能梯度B4C/Al复合材料；所述70-46-22-0vol.％B4C/2024Al四层功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％碳化硼和30％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；所述的背板为2024Al合金层。
步骤一中所述高B4C体积分数预制体粉体是是通过三种不同粒径的B4C粉体，三种粉体平均粒径为113μm，30μm和4.5μm，按照4:2:1的比例混合得到。
步骤一中所述中B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体堆叠得到的，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为17.5μm。
步骤一中所述低B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体与2024Al粉混合得到，m(2024Al):m(B4C)＝1.32；单一粒径的B4C粉体的平均粒径为17.5μm，2024Al粉粒径为10μm。
对实施例二得到的70-46-22-0vol.％B4C/2024Al四层功能梯度B4C/Al复合材料各层的力学性能进行测试，检测结果如表2所示。
表2 实施例二得到的70-46-22-0vol.％B4C/2024Al四层功能梯度B4C/Al复合材料各层室温力学性能

Claims (10)

1.一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料，其特征在于宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述过渡中间层设置在面板与背板之间；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；所述含铝材料为铝或铝合金；
所述宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B4C的预制体粉体，将不同体积分数的B4C的预制体粉体按照B4C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为50～200MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为55％～90％的预制体粉体，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为40％～55％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数小于40％的预制体粉体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；
二、将含铝材料在温度为700～900℃的条件下熔炼2～6h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力30～250MPa的条件下保压10～60min，随模冷却后，脱模得到层状功能梯度B4C/Al复合材料；所述层状功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低。
2.根据权利要求1所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料，其特征在于所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层降低至背板中碳化硼的体积分数为0～15％。
3.根据权利要求1所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料，其特征在于所述面板按体积分数由70％碳化硼和30％含铝材料制成；由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层降低至背板中碳化硼的体积分数为20～40％。
4.根据权利要求1所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料，其特征在于所述铝合金为1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、3xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金或6xxx系铝合金。
5.如权利要求1所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B4C的预制体粉体，将不同体积分数的B4C的预制体粉体按照B4C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为50～200MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到层状梯度B4C预制体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体包括高B4C体积分数预制体粉体、中B4C体积分数预制体粉体和低B4C体积分数预制体粉体；所述高B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为55％～90％的预制体粉体，所述中B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数为40％～55％的预制体粉体，所述低B4C体积分数预制体粉体是指B4C体积分数小于40％的预制体粉体；所述不同B4C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；
二、将含铝材料在温度为700～900℃的条件下熔炼2～6h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；
三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B4C预制体中并加压浸渗，在压力30～250MPa的条件下保压10～60min，随模冷却后，脱模得到层状功能梯度B4C/Al复合材料；所述层状功能梯度B4C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低。
6.根据权利要求5所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述高B4C体积分数预制体粉体是通过混合多种不同粒径的B4C粉体，以小粒径颗粒填充大颗粒孔隙的方法得到的，设定R1为大粒径粉体的粒径尺寸，R2为中粒径粉体的粒径尺寸，R3为小粒径粉体的粒径尺寸，其中R2:R1<0.4142，R3:R1<0.2248。
7.根据权利要求5所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于所述中B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体堆叠得到的，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为10～20μm。
8.根据权利要求5所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于所述低B4C体积分数预制体粉体是通过单一粒径的B4C粉体与Al粉混合得到，单一粒径的B4C粉体的平均粒径为10～20μm，Al粉粒径为8～12μm。
9.根据权利要求5所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述铺陈的层数为2～20层。
10.根据权利要求5所述的一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述干燥处理是将不同B4C体积分数的预制体粉体在温度为40～60℃的干燥箱中干燥6～36h。
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