CN108642314B - 利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法 - Google Patents

利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，涉及一种制备团簇型铝基复合材料的方法。目的是解决现有方法制备的SiCp/Al复合材料塑性韧性差、SiCp/Al复合材料的回收利用难度大以及团簇型结构的SiCp/Al复合材料制备过程中复合材料的破碎效率低的问题。方法：一、复合材料废料清洗、烘干和分筛；二、复合材料粉末液氮球磨：三、预制体冷压制备：四、模具预热和铝金属熔融；五、液态铝浸渗。有益效果：本发明制备的复合材料为团簇型复合材料，致密度高，抗拉强度以及塑性好，成本低，工艺难度低，易于实现材料的微观组织设计；本发明适用于制备团簇型(SiCp/Al)/Al复合材料。

Description

利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的 方法
技术领域
本发明涉及一种制备团簇型铝基复合材料的方法。
背景技术
SiCp/Al复合材料因其具有比刚/强度高、热膨胀系数小，耐磨、耐热性能好及优良的尺寸稳定性等优点，在汽车、电子、航空航天等领域有着广阔的应用价值，随着SiCp/Al复合材料的制备技术和加工技术的日益成熟，SiCp/Al复合材料的应用越来越广泛。但由于SiCp/Al复合材料中基体和增强体的力学性能差异较大，且SiCp的表面往往存在较多尖角，导致了SiCp/Al复合材料在受载荷时，在SiCp表面往往会产生较大的应力集中，导致了复合材料的塑性韧性差，这在中/高体积分数(>30vol.％)的复合材料中表现的尤为突出(延伸率<0.2％)，从而极大的限制了SiCp/Al复合材料的应用范围。
现有的SiCp/Al复合材料具备回收价值，目前，回收利用金属基复合材料的方法主要分为熔铸法、熔融盐处理法和热压成型法等，对于可重熔再生的复合材料，通常采用熔铸法，熔铸法是将待回收复合材料经高温熔化后，直接浇铸成制品的方法，对于不可重熔再生的复合材料，通常采用熔融盐处理法，熔融盐处理法是利用熔融盐来除去复合材料中的增强体来回收基体合金的方法，采用熔融混合盐与金属基复合材料废料熔体直接进行反应，成功回收基体合金。对于熔铸法和熔融盐处理法两种方法而言，由于增强体颗粒往往会与液态的基体合金发生再次反应，在增强体和基体的结合处形成额外的界面产物，相当于在材料中引入了脆性的杂质，导致抗拉强度和塑性均有下降。热压成型法是将待复合材料先加工成细小颗粒，再通过冷压加工成预制块，最后将预制块进行热烧结得到成品复合材料，热压成型法可以有效的控制界面产物的生成，但由于热压成型会产生烧结颈和闭孔隙，导致复合材料中的孔隙等缺陷较多，而且在后续的加工过程中也不易消除，这就大大影响了复合材料的致密度和力学性能；热压成型法得到的体积分数在20～30vol.％的复合材料致密度一般为95～98％左右，因此SiCp/Al复合材料的回收利用存在一定的难度。SiCp/Al复合材料废料进行回收行时由于SiCp/Al复合材料本身还存在一定的塑性，导致SiCp/Al加工成细小颗粒时往往破碎效率低，提高了SiCp/Al复合材料的回收利用难度。
发明内容
本发明为了解决现有方法制备的SiCp/Al复合材料塑性韧性差和SiCp/Al复合材料的回收利用难度大的问题，提出一种利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法。
本发明利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法按以下步骤进行：
一、复合材料废料的预处理：
对复合材料废料进行破碎处理得到复合材料废料颗粒，使用表面去污剂对复合材料废料颗粒进行超声清洗，再使用酒精对复合材料废料颗粒进行超声清洗，然后将清洗后的复合材料废料颗粒送入烘干箱进行烘干处理，烘干处理后利用机械分筛得到复合材料废料粉末；
所述复合材料废料为SiCp/Al复合材料的废料，其中SiCp/Al复合材料中SiCp体积分数在30vol.％～70vol.％；
所述使用表面去污剂和酒精进行超声清洗时的超声波功率为200～400W，超声清洗时间为1～10min；
其中，超声清洗的目的是去除复合材料废料表面粘附的乳化剂、机油等杂质和污垢；
所述烘干温度为50～110℃，烘干时间为3～8h；
所述去污剂为铝合金清洗剂；
所述复合材料废料粉末的粒径为300μm～700μm；
二、复合材料粉末制备：
将步骤一中复合材料废料粉末置于球磨罐当中，并向球磨罐中加入直径为2mm～6mm的氧化铝球，将液氮倒入球磨罐中并盖上球磨罐盖板，待球磨罐中液氮全部蒸发后进行球磨，得到球磨后的复合材料废料粉末；
所述液氮的体积为氧化铝球和复合材料废料粉的总体积的2～3倍；
所述进行球磨时球磨转速为100～200r/min，球磨时间为6～12h，球料比为(5～8):1；
所述球磨后的复合材料废料粉末的平均粒径为80～250μm；
球磨的目的是将复合材料废料进行进一步破碎；并且利用金属的冷脆性，采用液氮低温球磨，可极大提高球磨效率，同时球磨罐内为氮气气氛，能有效防止球磨时复合材料废料颗粒的氧化；
三、预制体制备：
将步骤二所得的球磨后的复合材料废料粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体；
所述冷压处理的工艺为：以0.1～3mm/min的加压速度加压至0.1～0.5MPa并保压10～60s；
其中，保压10～60s能够保证预制块的稳定性；
四、模具预热：
将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到370℃～430℃并保温2～10h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上150～250℃，得到熔融的铝金属；
所述保护气氛为氮气、氩气或氦气；
所述铝金属的成分与SiCp/Al复合材料中的基体铝合金成分相同；
五、液态铝浸渗：
将步骤四得到的装有预热的复合材料预制体的模具置于压力机台面上，将步骤四得到的熔融的铝金属浇筑在预热的复合材料预制体的上表面，然后进行压力浸渗处理，当熔融的铝金属完全浸渗到预热的复合材料预制体中后，以20～40℃/min的速度冷却至室温，最后脱模，得到团簇型铝基复合材料铸锭；
所述压力浸渗处理时施加的压力为50～100MPa，浸渗的速度为1～5mm/s。
本发明的原理及有益效果为：
1、本发明提供了一种SiCp/Al复合材料的回收方法；本发明方法与熔铸法和熔融盐处理法相比，不影响SiCp增强体与基体间的界面结合；与热压成型法相比，制备的复合材料致密度更高，更容易实现材料的微观结构设计，使得复合材料的力学性能存在进一步的提升空间，为SiCp/Al复合材料回收提供了一种新的解决方法；本发明成功制备出团簇型铝基复合材料，其微观组织结构为：SiCp/Al颗粒被连续的铝金属所包覆，SiCp增强体的体积分数调整可以通过调节冷压时的压力及保压时间实现；其中，SiCp/Al颗粒的尺寸调整可以通过调节球磨工艺来实现，并且中球磨能将复合材料废料进行进一步破碎；继续细化复合材料废料颗粒，细化后可以更好的实现复合材料内部的应力匹配，同时可以消除大颗粒中存在的裂纹，从而获得更好的抗拉强度以及塑性，降低了SiCp/Al复合材料的回收利用难度；并且在球磨工艺中加入液氮对复合材料废料进行冷却，金属具有冷脆性，球磨工艺中加入液氮导致复合材料废料发生冷脆，能够极大提高球磨效率，球磨时间减少25％～90％；同时球磨罐内为氮气气氛，能有效防止球磨时复合材料废料颗粒的氧化；
本发明制备的团簇型铝基复合材料中，SiCp增强体的体积分数为30.vol％时且SiCp/Al颗粒的平均粒径为250μm时，团簇型铝基复合材料的抗拉强度达490MPa，伸长率达0.4％；SiCp增强体的体积分数为20.vol％时且SiCp/Al颗粒的平均粒径为80μm时，团簇型铝基复合材料的伸长率达0.6％，抗拉强度达530MPa。而直接采用陶瓷颗粒作为增强体的SiCp/Al复合材料的抗拉强度仅为420MPa，延伸率仅为0.1％左右；本发明冷压处理的压力为0.1～0.5MPa时，能够得到含有20vol.％～30vol.％的SiCp增强体的团簇型铝基复合材料；团簇型SiCp/Al复合材料的密度为2.89～2.92g/cm3；
2、本发明提供了一种利用SiCp/Al复合材料废料制备团簇型铝基复合材料的方法，实现了复合材料的微观组织设计，在使用复合材料加工废料作为原料的情况下，成功提高了Al基复合材料的塑性和韧性，降低了Al基复合材料对于原材料的要求，因此复合材料原料成本低；
3、本发明采用压力浸渗作为材料复合方法，制备的复合材料无金属夹层缺陷；与直接采用陶瓷颗粒作为增强体并采用压力浸渗法制备复合材料相比，熔融的铝金属的制备温度从铝合金的熔点以上250～350℃降低至铝合金熔点以上150～250℃，降低了约为15％，浸渗时的压力降低了约20％；
4、本发明方法浸渗时，SiCp/Al颗粒与基体合金易于润湿，所需温度和压强均较低，从而降低了SiCp/Al复合材料的回收利用难度，制得的复合材料致密度接近100％；并且SiCp为非均匀分布，因为SiCp/Al颗粒在浸渗过程中不会融化，所以SiCp/Al颗粒不会发生重排，且基体合金连续排布，因此易于实现材料的微观组织设计；
5、现有技术中，SiCp增强体与液态的基体合金发生再次反应，在SiCp增强体和基体的结合处形成额外的界面产物，本发明中，由于SiCp/Al颗粒中基体Al和SiCp增强体已经反应复合，会导致SiCp/Al颗粒的熔点远高于基体合金的熔点，因此SiCp/Al颗粒不会在压力浸渗过程中融化，并且SiCp/Al颗粒中原有的基体合金包裹住了SiCp，避免了SiCp与新加入的液态合金的直接接触，从而避免了界面反应。
附图说明：
图1为实施例1制备的铸态团簇型铝基复合材料的微观组织图片，1为SiCp/Al颗粒，2为Al；图中可以看到，SiCp/Al颗粒部分独立，Al金属部分连续，SiCp/Al颗粒被连续的铝金属所包覆，为团簇结构；SiCp/Al颗粒部分结构完整，无破坏。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法按以下步骤进行：
一、复合材料废料的预处理：
对复合材料废料进行破碎处理得到复合材料废料颗粒，使用表面去污剂对复合材料废料颗粒进行超声清洗，再使用酒精对复合材料废料颗粒进行超声清洗，然后将清洗后的复合材料废料颗粒送入烘干箱进行烘干处理，烘干处理后利用机械分筛得到复合材料废料粉末；
所述复合材料废料为SiCp/Al复合材料的废料，其中SiCp/Al复合材料中SiCp体积分数在30vol.％～70vol.％；
所述复合材料废料粉末的粒径为300μm～700μm；
二、复合材料粉末制备：
将步骤一中复合材料废料粉末置于球磨罐当中，并向球磨罐中加入直径为2mm～6mm的氧化铝球，将液氮倒入球磨罐中并盖上球磨罐盖板，待球磨罐中液氮全部蒸发后进行球磨，得到球磨后的复合材料废料粉末；
所述球磨后的复合材料废料粉末的平均粒径为80～250μm；
三、预制体制备：
将步骤二所得的球磨后的复合材料废料粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体；
四、模具预热：
将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到370℃～430℃并保温2～10h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上150～250℃，得到熔融的铝金属；
所述铝金属的成分与SiCp/Al复合材料中的基体铝合金成分相同；
五、液态铝浸渗：
将步骤四得到的装有预热的复合材料预制体的模具置于压力机台面上，将步骤四得到的熔融的铝金属浇筑在预热的复合材料预制体的上表面，然后进行压力浸渗处理，当熔融的铝金属完全浸渗到预热的复合材料预制体中后，以20～40℃/min的速度冷却至室温，最后脱模，得到团簇型铝基复合材料铸锭。
本实施方式的原理及有益效果为：
1、本实施方式提供了一种SiCp/Al复合材料的回收方法；本实施方式方法与熔铸法和熔融盐处理法相比，不影响SiCp增强体与基体间的界面结合；与热压成型法相比，制备的复合材料致密度更高，更容易实现材料的微观结构设计，使得复合材料的力学性能存在进一步的提升空间，为SiCp/Al复合材料回收提供了一种新的解决方法；本实施方式成功制备出团簇型铝基复合材料，其微观组织结构为：SiCp/Al颗粒被连续的铝金属所包覆，SiCp增强体的体积分数调整可以通过调节冷压时的压力及保压时间实现；其中，SiCp/Al颗粒的尺寸调整可以通过调节球磨工艺来实现，并且中球磨能将复合材料废料进行进一步破碎；继续细化复合材料废料颗粒，细化后可以更好的实现复合材料内部的应力匹配，同时可以消除大颗粒中存在的裂纹，从而获得更好的抗拉强度以及塑性降低了SiCp/Al复合材料的回收利用难度；并且在球磨工艺中加入液氮对复合材料废料进行冷却，金属具有冷脆性，球磨工艺中加入液氮导致复合材料废料发生冷脆，能够极大提高球磨效率，球磨时间减少25％～90％；同时球磨罐内为氮气气氛，能有效防止球磨时复合材料废料颗粒的氧化；
本实施方式制备的团簇型铝基复合材料中，SiCp增强体的体积分数为30.vol％时且SiCp/Al颗粒的平均粒径为250μm时，团簇型铝基复合材料的抗拉强度达490MPa，伸长率达0.4％；SiCp增强体的体积分数为20.vol％时且SiCp/Al颗粒的平均粒径为80μm时，团簇型铝基复合材料的伸长率达0.6％，抗拉强度达530MPa。而直接采用陶瓷颗粒作为增强体的SiCp/Al复合材料的抗拉强度仅为420MPa，延伸率仅为0.1％左右；本实施方式冷压处理的压力为0.1～0.5MPa时，能够得到含有20vol.％～30vol.％的SiCp增强体的团簇型铝基复合材料；团簇型SiCp/Al复合材料的密度为2.89～2.92g/cm3；
2、本实施方式提供了一种利用SiCp/Al复合材料废料制备团簇型铝基复合材料的方法，实现了复合材料的微观组织设计，在使用复合材料加工废料作为原料的情况下，成功提高了Al基复合材料的塑性和韧性，降低了Al基复合材料对于原材料的要求，因此复合材料原料成本低；
3、本实施方式采用压力浸渗作为材料复合方法，制备的复合材料无金属夹层缺陷；与直接采用陶瓷颗粒作为增强体并采用压力浸渗法制备复合材料相比，熔融的铝金属的制备温度从铝合金的熔点以上250～350℃降低至铝合金熔点以上150～250℃，降低了约为15％，浸渗时的压力降低了约20％；
4、本实施方式方法浸渗时，SiCp/Al颗粒与基体合金易于润湿，所需温度和压强均较低，从而降低了SiCp/Al复合材料的回收利用难度，制得的复合材料致密度接近100％；并且SiCp为非均匀分布，因为SiCp/Al颗粒在浸渗过程中不会融化，所以SiCp/Al颗粒不会发生重排，且基体合金连续排布，因此易于实现材料的微观组织设计；
5、现有技术中，SiCp增强体与液态的基体合金发生再次反应，在SiCp增强体和基体的结合处形成额外的界面产物，本实施方式中，由于SiCp/Al颗粒中基体Al和SiCp增强体已经反应复合，会导致SiCp/Al颗粒的熔点远高于基体合金的熔点，因此SiCp/Al颗粒不会在压力浸渗过程中融化，并且SiCp/Al颗粒中原有的基体合金包裹住了SiCp，避免了SiCp与新加入的液态合金的直接接触，从而避免了界面反应。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述使用表面去污剂和酒精进行超声清洗时的超声波功率为200～400W，超声清洗时间为1～10min。其他步骤和参数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：步骤一中所述烘干温度为50～110℃，烘干时间为3～8h。其他步骤和参数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：步骤一中所述去污剂为铝合金清洗剂。其他步骤和参数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：步骤二中所述液氮的体积为氧化铝球和复合材料废料粉的总体积的2～3倍。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述进行球磨时球磨转速为100～200r/min，球磨时间为6～12h，球料比为(5～8):1。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中所述冷压处理的工艺为：以0.1～3mm/min的加压速度加压至0.1～0.5MPa并保压10～60s。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中所述保护气氛为氮气、氩气或氦气。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤五中所述压力浸渗处理时施加的压力为50～100MPa，浸渗的速度为1～5mm/s。其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中所述将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到380℃并保温10h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上160℃，得到熔融的铝金属。其他步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法按以下步骤进行：
一、复合材料废料的预处理：
对复合材料废料进行破碎处理得到复合材料废料颗粒，使用表面去污剂对复合材料废料颗粒进行超声清洗，再使用酒精对复合材料废料颗粒进行超声清洗，然后将清洗后的复合材料废料颗粒送入烘干箱进行烘干处理，烘干处理后利用机械分筛得到复合材料废料粉末；
所述复合材料废料为SiCp/Al复合材料的废料，其中SiCp/Al复合材料中SiCp体积分数在45vol.％；
所述使用表面去污剂和酒精进行超声清洗时的超声波功率为300W，超声清洗时间为5min；
其中，超声清洗的目的是去除复合材料废料表面粘附的乳化剂、机油等杂质和污垢；
所述烘干温度为50℃，烘干时间为8h；
所述去污剂为铝合金清洗剂；
所述复合材料废料粉末的粒径为500μm；
二、复合材料粉末制备：
将步骤一中复合材料废料粉末置于球磨罐当中，并向球磨罐中加入直径为2mm的氧化铝球，将液氮倒入球磨罐中并盖上球磨罐盖板，待球磨罐中液氮全部蒸发后进行球磨，得到球磨后的复合材料废料粉末；
所述液氮的体积为氧化铝球和复合材料废料粉的总体积的3倍；
所述进行球磨时球磨转速为150r/min，球磨时间为12h，球料比为6:1；
所述球磨后的复合材料废料粉末的平均粒径为80μm；
球磨的目的是将复合材料废料进行进一步破碎；并且利用金属的冷脆性，采用液氮低温球磨，可极大提高球磨效率，同时球磨罐内为氮气气氛，能有效防止球磨时复合材料废料颗粒的氧化；
三、预制体制备：
将步骤二所得的球磨后的复合材料废料粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体；
所述冷压处理的工艺为：以0.3mm/min的加压速度加压至0.5MPa并保压60s；
四、模具预热：
将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到430℃并保温5h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上150℃，得到熔融的铝金属；
所述保护气氛为氮气；
所述铝金属的成分与SiCp/Al复合材料中的基体铝合金成分相同；
五、液态铝浸渗：
将步骤四得到的装有预热的复合材料预制体的模具置于压力机台面上，将步骤四得到的熔融的铝金属浇筑在预热的复合材料预制体的上表面，然后进行压力浸渗处理，当熔融的铝金属完全浸渗到预热的复合材料预制体中后，以20℃/min的速度冷却至室温，最后脱模，得到团簇型铝基复合材料铸锭；
所述压力浸渗处理时施加的压力为100MPa，浸渗的速度为5mm/s。
本实施例制备的团簇型铝基复合材料中，SiCp增强体的体积分数为20.vol％，SiCp/Al颗粒的平均粒径为80μm时，团簇型铝基复合材料的抗拉强度为530MPa，伸长率达0.6％；团簇型SiCp/Al复合材料的密度为2.89g/cm3；图1为实施例1制备的铸态团簇型铝基复合材料的微观组织图片，1为SiCp/Al颗粒，2为Al；图中可以看到，SiCp/Al颗粒部分独立，Al金属部分连续，SiCp/Al颗粒被连续的铝金属所包覆，为团簇结构；SiCp/Al颗粒部分结构完整，无破坏。
实施例2：
本实施例利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法按以下步骤进行：
一、复合材料废料的预处理：
对复合材料废料进行破碎处理得到复合材料废料颗粒，使用表面去污剂对复合材料废料颗粒进行超声清洗，再使用酒精对复合材料废料颗粒进行超声清洗，然后将清洗后的复合材料废料颗粒送入烘干箱进行烘干处理，烘干处理后利用机械分筛得到复合材料废料粉末；
所述复合材料废料为SiCp/Al复合材料的废料，其中SiCp/Al复合材料中SiCp体积分数在45vol.％；
所述使用表面去污剂和酒精进行超声清洗时的超声波功率为300W，超声清洗时间为5min；
所述烘干温度为50℃，烘干时间为8h；
所述去污剂为铝合金清洗剂；
所述复合材料废料粉末的粒径为700μm；
二、复合材料粉末制备：
将步骤一中复合材料废料粉末置于球磨罐当中，并向球磨罐中加入直径为2mm的氧化铝球，将液氮倒入球磨罐中并盖上球磨罐盖板，待球磨罐中液氮全部蒸发后进行球磨，得到球磨后的复合材料废料粉末；
所述液氮的体积为氧化铝球和复合材料废料粉的总体积的3倍；
所述进行球磨时球磨转速为150r/min，球磨时间为6h，球料比为5:1；
所述球磨后的复合材料废料粉末的平均粒径为250μm；
三、预制体制备：
将步骤二所得的球磨后的复合材料废料粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体；
所述冷压处理的工艺为：以1mm/min的加压速度加压至0.5MPa并保压10s；
其中，保压10s能够保证预制块的稳定性；
四、模具预热：
将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到370℃并保温5h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上150℃，得到熔融的铝金属；
所述保护气氛为氮气；
所述铝金属的成分与SiCp/Al复合材料中的基体铝合金成分相同；
五、液态铝浸渗：
将步骤四得到的装有预热的复合材料预制体的模具置于压力机台面上，将步骤四得到的熔融的铝金属浇筑在预热的复合材料预制体的上表面，然后进行压力浸渗处理，当熔融的铝金属完全浸渗到预热的复合材料预制体中后，以30℃/min的速度冷却至室温，最后脱模，得到团簇型铝基复合材料铸锭；
所述压力浸渗处理时施加的压力为70MPa，浸渗的速度为1mm/s。
本实施例制备的团簇型铝基复合材料中，SiCp增强体的体积分数为30.vol％，SiCp/Al颗粒的平均粒径为250μm时，团簇型铝基复合材料的抗拉强度为490MPa，伸长率达0.4％；团簇型SiCp/Al复合材料的密度为2.92g/cm3。

Claims (10)

1.一种利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、复合材料废料的预处理：
对复合材料废料进行破碎处理得到复合材料废料颗粒，使用表面去污剂对复合材料废料颗粒进行超声清洗，再使用酒精对复合材料废料颗粒进行超声清洗，然后将清洗后的复合材料废料颗粒送入烘干箱进行烘干处理，烘干处理后利用机械分筛得到复合材料废料粉末；
所述复合材料废料为SiCp/Al复合材料的废料，其中SiCp/Al复合材料中SiCp体积分数在30vol.％～70vol.％；
所述复合材料废料粉末的粒径为300μm～700μm；
二、复合材料粉末制备：
将步骤一中复合材料废料粉末置于球磨罐当中，并向球磨罐中加入直径为2mm～6mm的氧化铝球，将液氮倒入球磨罐中并盖上球磨罐盖板，待球磨罐中液氮全部蒸发后进行球磨，得到球磨后的复合材料废料粉末；
所述球磨后的复合材料废料粉末的平均粒径为80～250μm；
三、预制体制备：
将步骤二所得的球磨后的复合材料废料粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体；
四、模具预热：
将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到370℃～430℃并保温2～10h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上150～250℃，得到熔融的铝金属；
所述铝金属的成分与SiCp/Al复合材料中的基体铝合金成分相同；
五、液态铝浸渗：
将步骤四得到的装有预热的复合材料预制体的模具置于压力机台面上，将步骤四得到的熔融的铝金属浇筑在预热的复合材料预制体的上表面，然后进行压力浸渗处理，当熔融的铝金属完全浸渗到预热的复合材料预制体中后，以20～40℃/min的速度冷却至室温，最后脱模，得到团簇型铝基复合材料铸锭。
2.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤一中所述使用表面去污剂和酒精进行超声清洗时的超声波功率为200～400W，超声清洗时间为1～10min。
3.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤一中所述烘干温度为50～110℃，烘干时间为3～8h。
4.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤一中所述去污剂为铝合金清洗剂。
5.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤二中所述液氮的体积为氧化铝球和复合材料废料粉的总体积的2～3倍。
6.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤二中所述进行球磨时球磨转速为100～200r/min，球磨时间为6～12h，球料比为(5～8):1。
7.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤三中所述冷压处理的工艺为：以0.1～3mm/min的加压速度加压至0.1～0.5MPa并保压10～60s。
8.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤四中所述保护气氛为氮气、氩气或氦气。
9.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤五中所述压力浸渗处理时施加的压力为50～100MPa，浸渗的速度为1～5mm/s。
10.根据权利要求1所述的利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法，其特征在于：步骤四中所述将步骤三复合材料预制体与模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将复合材料预制体加热到380℃并保温10h，得到预热的复合材料预制体；称取质量为复合材料预制体质量1.5倍的铝金属，并在保护气氛下将铝金属加热至熔点以上160℃，得到熔融的铝金属。
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