CN108998717A - 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108998717A
CN108998717A CN201810842717.9A CN201810842717A CN108998717A CN 108998717 A CN108998717 A CN 108998717A CN 201810842717 A CN201810842717 A CN 201810842717A CN 108998717 A CN108998717 A CN 108998717A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
rare
kyanite
metal matrix
earth mineral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810842717.9A
Other languages
English (en)
Inventor
万明军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Cen Yao Xin Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Hefei Cen Yao Xin Mstar Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Cen Yao Xin Mstar Technology Ltd filed Critical Hefei Cen Yao Xin Mstar Technology Ltd
Priority to CN201810842717.9A priority Critical patent/CN108998717A/zh
Publication of CN108998717A publication Critical patent/CN108998717A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0005—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with at least one oxide and at least one of carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0068—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0089—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属基陶瓷复合材料，包括以下重量份的原料：金属基体58‑64份、陶瓷微粒22‑26份、稀土矿物掺杂蓝晶石4‑8份、SiO22‑4份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为(65‑85)：(15‑25)：(5‑9):3。本发明的金属基陶瓷复合材料采用金属基体、陶瓷微粒复配作为基料，稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2作为辅料掺杂，添加稀土矿物掺杂蓝晶石杨式模量提高5GPa，抗弯强度提高19MPa，金属基体制备中采用多种金属原料熔炼，再成型，制备的材料性能明显得到改善。

Description

一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
金属基复合材料，简称(MMC)是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料，其增强材料大多为无机非金属，如陶瓷、碳、石墨及硼等,也可以用金属丝，它与聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳/碳复合材料一起构成现代复合材料体系，而金属基陶瓷复合材料是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的复合材料。
现有中国专利文献(公开号：CN103667849B)公开了一种金属基陶瓷复合材料及其制造方法和应用，金属基陶瓷复合材料是将基体金属通过挤压铸造技术渗透到陶瓷颗粒之间形成整体金属基陶瓷复合材料，它根据使用需求使基体金属中陶瓷颗粒的体积百分数可在10％～80％的范围内进行调整，该材料强度性能不是很好，仍可进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种金属基陶瓷复合材料，包括以下重量份的原料：
金属基体58-64份、陶瓷微粒22-26份、稀土矿物掺杂蓝晶石4-8份、SiO22-4份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为(65-85)：(15-25)：(5-9):3。
作为本发明的再进一步方案是：所述金属基陶瓷复合材料包括以下重量份的原料：
金属基体61-64份、陶瓷微粒24-26份、稀土矿物掺杂蓝晶石6-8份、SiO23-4份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为(70-85)：(20-25)：(7-9):3。
作为本发明的再进一步方案是：所述金属基陶瓷复合材料包括以下重量份的原料：
金属基体61份、陶瓷微粒24份、稀土矿物掺杂蓝晶石6份、SiO23份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为70:20:7:3。
作为本发明的再进一步方案是：所述金属基体的制备方法为：
步骤一，称取以下重量百分比原料：镁12-16％、铁21-24％、锌14-16％、钴0.02-0.08％、钛0.16-0.22％、钯0.31-0.35％、钨0.24-0.28％、锑0.35-0.39％、锡0.14-0.16％、余量为铝；
步骤二，将步骤一中原料送入熔炼炉中进行熔炼，熔炼15-25min，熔炼温度为750-850℃，随后再送入模具中，冷却形成金属基体。
作为本发明的再进一步方案是：所述陶瓷微粒为氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷按照重量比3:2组成的混合物。
作为本发明的再进一步方案是：所述稀土矿物掺杂蓝晶石为稀土矿物、蓝晶石按照重量比3:1组成的混合物。
作为本发明的再进一步方案是：所述稀土矿物为独居石。
作为本发明的再进一步方案是：所述蓝晶石粒径为200-300目。
本发明还提供了一种制备金属基陶瓷复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行熔炼，随后送入圆柱形模具中进行浇注成型，然后升温至750-850℃下进行保温35-45min，随后冷却至温度为350℃，送入挤压机进行热挤压，即得金属基陶瓷复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的金属基陶瓷复合材料采用金属基体、陶瓷微粒复配作为基料，稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2作为辅料掺杂，添加稀土矿物掺杂蓝晶石杨式模量提高5GPa，抗弯强度提高19MPa，金属基体制备中采用多种金属原料熔炼，再成型，制备的材料性能明显得到改善，金属基体制备中添加锡杨式模量提高10GPa，抗弯强度提高8MPa，实施例3相对于对比例3，抗弯强度提高了33MPa，杨式模量提高了12GPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种金属基陶瓷复合材料，包括以下重量份的原料：
金属基体58份、陶瓷微粒22份、稀土矿物掺杂蓝晶石4份、SiO22份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为65:15:5:3。
本实施例的金属基体的制备方法为：
步骤一，称取以下重量百分比原料：镁12％、铁21％、锌14％、钴0.02％、钛0.16％、钯0.31％、钨0.24％、锑0.35％、锡0.14％、余量为铝；
步骤二，将步骤一中原料送入熔炼炉中进行熔炼，熔炼15min，熔炼温度为750℃，随后再送入模具中，冷却形成金属基体。
本实施例的陶瓷微粒为氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例的稀土矿物掺杂蓝晶石为稀土矿物、蓝晶石按照重量比3:1组成的混合物。
本实施例的稀土矿物为独居石。
本实施例的蓝晶石粒径为200目。
本实施例的一种制备金属基陶瓷复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行熔炼，随后送入圆柱形模具中进行浇注成型，然后升温至750℃下进行保温35min，随后冷却至温度为350℃，送入挤压机进行热挤压，即得金属基陶瓷复合材料。
实施例2：
本实施例的一种金属基陶瓷复合材料，包括以下重量份的原料：
金属基体64份、陶瓷微粒26份、稀土矿物掺杂蓝晶石8份、SiO24份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为85:25:9:3。
本实施例的金属基体的制备方法为：
步骤一，称取以下重量百分比原料：镁16％、铁24％、锌16％、钴0.08％、钛0.22％、钯0.35％、钨0.28％、锑0.39％、锡0.16％、余量为铝；
步骤二，将步骤一中原料送入熔炼炉中进行熔炼，熔炼25min，熔炼温度为850℃，随后再送入模具中，冷却形成金属基体。
本实施例的陶瓷微粒为氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例的稀土矿物掺杂蓝晶石为稀土矿物、蓝晶石按照重量比3:1组成的混合物。
本实施例的稀土矿物为独居石。
本实施例的蓝晶石粒径为300目。
本实施例的一种制备金属基陶瓷复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行熔炼，随后送入圆柱形模具中进行浇注成型，然后升温至850℃下进行保温45min，随后冷却至温度为350℃，送入挤压机进行热挤压，即得金属基陶瓷复合材料。
实施例3：
本实施例的一种金属基陶瓷复合材料，包括以下重量份的原料：
金属基体61份、陶瓷微粒24份、稀土矿物掺杂蓝晶石6份、SiO23份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为70:20:7:3。
本实施例的金属基体的制备方法为：
步骤一，称取以下重量百分比原料：镁14％、铁22.5％、锌15％、钴0.05％、钛0.19％、钯0.33％、钨0.26％、锑0.37％、锡0.15％、余量为铝；
步骤二，将步骤一中原料送入熔炼炉中进行熔炼，熔炼20min，熔炼温度为800℃，随后再送入模具中，冷却形成金属基体。
本实施例的陶瓷微粒为氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷按照重量比3:2组成的混合物。
本实施例的稀土矿物掺杂蓝晶石为稀土矿物、蓝晶石按照重量比3:1组成的混合物。
本实施例的稀土矿物为独居石。
本实施例的蓝晶石粒径为250目。
本实施例的一种制备金属基陶瓷复合材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行熔炼，随后送入圆柱形模具中进行浇注成型，然后升温至800℃下进行保温40min，随后冷却至温度为350℃，送入挤压机进行热挤压，即得金属基陶瓷复合材料。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加稀土矿物掺杂蓝晶石。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是金属基体制备中未添加锡。
对比例3.
采用中国专利文献(公开号：CN103667849B)公开了一种金属基陶瓷复合材料及其制造方法和应用中实施例1原料及方法。
实施例3及对比例1-3性能测试结果如下
从实施例3及对比例1-3得出，本发明实施例3相对于对比例3，抗弯强度提高了33MPa，杨式模量提高了12GPa，此外金属基体制备中未添加锡杨式模量降低了10GPa，未添加稀土矿物掺杂蓝晶石杨式模量降低了5GPa。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
金属基体58-64份、陶瓷微粒22-26份、稀土矿物掺杂蓝晶石4-8份、SiO22-4份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为(65-85)：(15-25)：(5-9):3。
2.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述金属基陶瓷复合材料包括以下重量份的原料：
金属基体61-64份、陶瓷微粒24-26份、稀土矿物掺杂蓝晶石6-8份、SiO23-4份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为(70-85)：(20-25)：(7-9):3。
3.根据权利要求2所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述金属基陶瓷复合材料包括以下重量份的原料：
金属基体61份、陶瓷微粒24份、稀土矿物掺杂蓝晶石6份、SiO23份，其中金属基体、陶瓷微粒、稀土矿物掺杂蓝晶石、SiO2物质的质量比为70:20:7:3。
4.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述金属基体的制备方法为：
步骤一，称取以下重量百分比原料：镁12-16％、铁21-24％、锌14-16％、钴0.02-0.08％、钛0.16-0.22％、钯0.31-0.35％、钨0.24-0.28％、锑0.35-0.39％、锡0.14-0.16％、余量为铝；
步骤二，将步骤一中原料送入熔炼炉中进行熔炼，熔炼15-25min，熔炼温度为750-850℃，随后再送入模具中，冷却形成金属基体。
5.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述陶瓷微粒为氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷按照重量比3:2组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述稀土矿物掺杂蓝晶石为稀土矿物、蓝晶石按照重量比3:1组成的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述稀土矿物为独居石。
8.根据权利要求6所述的一种金属基陶瓷复合材料，其特征在于，所述蓝晶石粒径为200-300目。
9.一种制备如权利要求1或2所述金属基陶瓷复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将步骤一中原料混合均匀后进行熔炼，随后送入圆柱形模具中进行浇注成型，然后升温至750-850℃下进行保温35-45min，随后冷却至温度为350℃，送入挤压机进行热挤压，即得金属基陶瓷复合材料。
CN201810842717.9A 2018-07-27 2018-07-27 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法 Pending CN108998717A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810842717.9A CN108998717A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810842717.9A CN108998717A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108998717A true CN108998717A (zh) 2018-12-14

Family

ID=64598429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810842717.9A Pending CN108998717A (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108998717A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112988A (zh) * 1994-02-22 1995-12-06 运载器有限公司 轻型涡旋构件及其制造方法
CN1376805A (zh) * 2001-03-23 2002-10-30 中国科学院金属研究所 一种高强度原位铝基复合材料
CN1834280A (zh) * 2006-04-21 2006-09-20 哈尔滨工业大学 碳纳米管增强铝基复合材料及其真空热压制备方法
CN101073860A (zh) * 2007-06-08 2007-11-21 江苏大学 用于颗粒增强铝基复合材料的熔化焊填充焊剂的焊丝
CN102134664A (zh) * 2010-12-20 2011-07-27 昆明理工大学 一种均匀弥散颗粒增强金属基复合材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112988A (zh) * 1994-02-22 1995-12-06 运载器有限公司 轻型涡旋构件及其制造方法
CN1376805A (zh) * 2001-03-23 2002-10-30 中国科学院金属研究所 一种高强度原位铝基复合材料
CN1834280A (zh) * 2006-04-21 2006-09-20 哈尔滨工业大学 碳纳米管增强铝基复合材料及其真空热压制备方法
CN101073860A (zh) * 2007-06-08 2007-11-21 江苏大学 用于颗粒增强铝基复合材料的熔化焊填充焊剂的焊丝
CN102134664A (zh) * 2010-12-20 2011-07-27 昆明理工大学 一种均匀弥散颗粒增强金属基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李仁杰: "《压力铸造技术》", 31 July 1986, 北京：国防工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104388764B (zh) 一种高熵合金增强的铝基复合材料及其制备方法
JP2006524173A5 (zh)
CN102586703B (zh) 一种石墨晶须增强铝基复合材料的制备方法
CN104073674A (zh) 一种石墨烯铝基复合材料的制备方法
CN102808100B (zh) 定向孔陶瓷增强金属基复合材料的制备方法
CN103981392A (zh) 一种高体积分数金刚石/金属基复合材料的制备方法
CN103343266B (zh) 高导热石墨高硅铝基复合材料及其制备工艺
CN106967900A (zh) 一种钛基金属玻璃颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN102676883A (zh) 一种碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法
CN101260488A (zh) 一种氮化硅陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN106917009B (zh) 一种高体积分数SiC增强Al基复合材料的制备方法
CN111690840B (zh) 一种非晶相硅酸盐颗粒和SiC颗粒增强铝基复合材料及制备
CN102628149A (zh) 一种石墨晶须增强铜基复合材料的制备方法
CN109182802B (zh) 一种碳材料增强铜/铝基复合材料的制备方法
CN103725947A (zh) 一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料及其制备方法
CN102515770B (zh) 一种制备纳米SiC增强MoSi2复合材料的方法
CN101717900A (zh) 一种氮化硅增强铝基复合材料的制备方法
CN107675110B (zh) 一种碳纤维增强金属铝复合材料及其制备方法
CN105018815A (zh) 一种高Cr含量、高耐压性铜铬触头材料及其制备方法
CN101984112A (zh) 一种高热导率铜增强铝复合材料及其制备方法
CN108384977A (zh) 一种双相颗粒增强Al基复合材料及其制备方法
CN107217167A (zh) 一种金属基复合材料的制备工艺
CN107619282B (zh) 一种高韧性钛碳化硅-碳化硅复相陶瓷异形件的制备方法
CN108998717A (zh) 一种金属基陶瓷复合材料及其制备方法
CN112662918A (zh) Al2O3-TiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181214