CN109371290A - 碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，涉及材料领域领域。该碳化硅颗粒增强铝基复合材料包括：2XXX或6XXX铝合金97～99％、碳化硅1～3％，稀土元素0.1－1％；该碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法包括：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后,通过二次碳化硅预混合形成第二次高分散乳料，在半熔融态成型，最后成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合材料。觖决了碳化硅颗粒/晶须均匀分散铝基合金体内的工艺难题，本发明的碳化硅在铝基体内均匀分散,而且对铝基材料的抗拉强度与硬度有显著提高。

Description

碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材 料及其制备方法。
背景技术
碳化硅增强铝基(SiC/Al)复合材料具有高比强度和比刚度、耐磨、 耐疲、热膨胀系数低、导热性能好、导电性能佳等优异的力学性能和 物理性能。可广泛的应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育运动 等领域。从20世纪80年代开始，世界各国竞相开展碳化硅颗粒增强 铝基(SiCp/Al)复合材料研究。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法对材料的性能影响很 大，其成本也取决于材料的制造工艺，因此研究和发展有效的制造工 艺一直是铝基复合材料的重要研究内容。目前，碳化硅颗粒增强铝基 复合材料的制备方法主要有：粉末冶金法、喷射沉积法、浸渗法、搅 拌铸造法、高能球磨法。
现有的碳化硅颗粒增强铝基复合材料的选用的铝主要为7系列、6 系列、2系列铝材料；其中6系列或2系列铝合金有良好的抗腐蚀性， 晶间腐蚀明显著优于7系列铝合金，但是现有的碳化硅颗粒增强铝基 复合材料的制备方法普遍存在碳化硅和铝合金的润湿性差两相界面难 以控制、碳化硅分散不均匀，成份偏析等技术瓶颈。导致6系列或2 系列铝合金复合材料强度低，延展性差等问题，限制了6系列或2系 列铝合金的应用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复 合材料及其制备方法，6系列或2系列铝基复合材料在制备过程中由于 碳化硅和铝合金的润湿性差两相界面难以控制、碳化硅分散不均匀， 导致铝基复合材料强度低，延展性差等问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一方面，提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，所述铝基复合 材料中按照质量百分比包括：2XXX或6XXX铝合金97～99％、碳化硅 1～3％，稀土元素0.1－1％，所有组分之和满足百分之百；
所述碳化硅为纳米级或者微米级碳化硅。
另一方面，提供了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包 括以下步骤：
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面 进行化学镀层；
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、 铝合金粉末A，在20000～30000rpm转速下搅拌，形成第一次高分散乳 料；
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚 动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进 行球磨，形成第二次高分散乳料；
S4：所述第二次高分散乳料干燥后，与2～5wt％的聚乙二醇搅拌混 合，放置于磨具中压制，得到成型坯；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出 成型机挤压成型，得到成型材料；
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合 材料；
其中，所述铝合金粉末为2XXX或6XXX铝合金粉末，所述铝合 金粉末A的颗粒直径为0.05～0.1μm，合金粉末B的颗粒直径为 1～10μm；且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1～2:4。
优选的，所述步骤S1的具体步骤，包括：
S1-1:将碳化硅置于55～65℃条件下的浓HNO3中搅拌80～100min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡 0.5～2h后再搅拌0.5～1h；
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌5～ 7min；再将碳化硅置于15～20g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌1～2min； 最后在50～60℃条件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％ NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为55℃～ 65℃，镀铜时间为40～45min。
优选的，所述步骤S1-2中，所述处理后的碳化硅置于敏化液中超 声振荡完成后，加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条件下， 搅拌0.5－1h。
优选的，所述敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶液按 照体积比1：1～2:1混合的混合溶液混合的混合溶液；
其中SnCl2·2H2O溶液的浓度为25～30g/L，HCl溶液的浓度为40～ 50mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨水按体积比为1:1～2混合 的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为5～10g/L，氨水的浓度为8～ 12mL/L。
优选的，所述步骤S3中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总重量 与二氧化锆磨球的重量比例:4～8:1。
优选的，所述步骤S3中球磨时间为3-20h。
优选的，所述步骤S4中第二次高分散乳料过滤后,在真空干燥器 中干燥处理，所述干燥时间为3-12h，干燥温度为50-100℃，真空度 100-300pa。
优选的，所述步骤S4中磨压成型的压力为10T-600T；
所述成型坯加热的温度为500-650℃；
所述通过挤压机挤压成型的挤压条件为：温度为500-650℃,压力 为10T-600T；挤压过程在中氩气保护下进行。
优选的，步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S之 内浸入液氮中进行深冷处理；
所述步骤S5中热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时 效中一级时效温度为90～120℃、时间为8～12h，二级时效时间为 150～160℃、时间为10～20h。
(三)有益效果
本发明提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。 与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明以6系列铝合金或2系列铝合金为原料，采用粉末冶金方 法，通过二次碳化硅预混合，第一次通过高速剪切机将碳化硅与细粒 径铝合金粉在有机介质下进行高速剪切混合，形成了第一次高分散乳 料；第二次与粗粒径铝合金粉在粉末球磨过程再次分散形成第二次高 分散乳料。通过通过二次碳化硅预混合，确保碳化硅单颗粒分散效果 的。
同时本发明在在后续传统的挤压成型基础上采用半熔融态成型其 不但保持了碳化硅在半熔融态铝合金中的分散。相比传统的熔融挤压 成型，本发明在保证碳化硅分散的基础上，不让碳化硅在高温铝合金 熔液中由于密度较低而导致上浮，从而成份偏析，有效的保持了碳化 硅的高分散性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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 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作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。
一方面，提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，所述铝基复合 材料中按照质量百分比包括：2XXX或6XXX铝合金97～99％、碳化硅 1～3％，稀土元素0.1－1％，所有组分之和满足百分之百；
所述碳化硅为纳米级或者微米级碳化硅。
另一方面，提供了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包 括以下步骤：
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面 进行化学镀层；
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、 铝合金粉末A，在20000～30000rpm转速下搅拌，形成第一次高分散乳 料；
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚 动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进 行球磨，形成第二次高分散乳料；
S4：所述第二次高分散乳料干燥后，与2～5wt％的聚乙二醇搅拌混 合，放置于磨具中压制，得到成型坯；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出 成型机挤压成型，得到成型材料；
在半熔融态下进行挤压成型，从而避免混合物发生流动，充分维 持碳化硅之前的分散度，在不改变成分均匀性的条件下，通过机械力 有效的提高了铝合金密度，从而提高了机械性能。
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合 材料；
其中，所述铝合金粉末为2XXX或6XXX铝合金粉末，所述铝合 金粉末A的颗粒直径为0.05～0.1μm，合金粉末B的颗粒直径为 1～10μm；且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1～2:4。
具体实施时，所述步骤S1的具体步骤，包括：
S1-1:将碳化硅置于55～65℃条件下的浓HNO3中搅拌80～100min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡0.5～2h后再搅拌0.5～1h；
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌5～ 7min；再将碳化硅置于15～20g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌1～2min； 最后在50～60℃条件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％ NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为55℃～ 65℃，镀铜时间为40～45min。
具体实施时，所述步骤S1-2中，所述处理后的碳化硅置于敏化液 中超声振荡完成后，加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条 件下，搅拌0.5－1h。
具体实施时，所述敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶 液按照体积比1：1～2:1混合的混合溶液混合的混合溶液；
其中SnCl2·2H2O溶液的浓度为25～30g/L，HCl溶液的浓度为40～ 50mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨水按体积比为1:1～2混合 的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为5～10g/L，氨水的浓度为8～ 12mL/L。
具体实施时，所述步骤S3中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总 重量与二氧化锆磨球的重量比例:4～8:1。
具体实施时，所述步骤S3中球磨时间为3-20h。
具体实施时，所述步骤S4中第二次高分散乳料过滤后,在真空干 燥器中干燥处理，所述干燥时间为3-12h，干燥温度为50-100℃，真空 度100-300pa。
具体实施时，所述步骤S4中磨压成型的压力为10T-600T；
所述成型坯加热的温度为500-650℃；
所述通过挤压机挤压成型的挤压条件为：温度为500-650℃,压力 为10T-600T；挤压过程在中氩气保护下进行。
具体实施时，步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S 之内浸入液氮中进行深冷处理；
所述步骤S5中热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时 效中一级时效温度为90～120℃、时间为8～12h，二级时效时间为 150～160℃、时间为10～20h。
本发明实施例，所述气氛为惰性气体，具体实施是可以为氩气或 者氮气，也可以选择其他的气体，只要不与原料物质发生反应即可。
本发明实施例，化学镀方法在碳化硅表面形成了一层有效的包覆 层，通过过渡层，一方面增加了碳化硅颗粒与碳化硅颗粒间的分散性， 另一方面由于铜原子与碳化硅形成的表面吸附，化学镀铜减少了碳化 硅的比表面，在后期热处理过程中，铜与铝及碳化硅都能形成致密的 固熔相，从而提高铝与碳化硅的接触面从原子级别解决了碳化硅与铝 基合金的润湿性，能显著提高铝基合金强度。同时结合粉末冶金法， 有效解决了碳化硅与铝合金均匀分散难题。在半熔融态下不改变成分 均匀性的条件下，通过机械力有效的提高了铝合金密度，从而提高了 机械性能。
下面结合具体的实施例，进行阐述本发明实施例：
实施例1
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面 进行化学镀层；具体的步骤如下：
S1-1:将碳化硅置于55℃条件下的浓HNO3中搅拌100min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡 0.5h后加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条件下，搅拌1h；
其中敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶液按照体积比 1：1:1混合的混合溶液混合的混合溶液；SnCl2·2H2O溶液的浓度为 25g/L，HCl溶液的浓度为40mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨 水按体积比为1:1混合的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为5g/L， 氨水的浓度为8mL/L。
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌5min； 再将碳化硅置于15g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌2min；最后在50℃条 件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％ NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为55℃， 镀铜时间为40min。
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、 铝合金粉末A，A的颗粒直径为0.05μm，在20000rpm转速下搅拌， 形成第一次高分散乳料；其中聚已二醇与酒精混合液和铝合金粉末A 的质量比为1：10。
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚 动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进 行球磨3h，形成第二次高分散乳料；其中合金粉末B的颗粒直径为 1μm；
其中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总重量与二氧化锆磨球的 重量比例为4:1；
且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1:4，均为2系列铝 材料。
S4：所述第二次高分散乳料过滤后,在真空干燥器中干燥处理，与 2wt％的聚乙二醇搅拌混合，放置于磨具中压制，得到成型坯；所述干 燥时间为3h，干燥温度为100℃，真空度100pa；磨压成型的压力为 10T；所述成型坯加热的温度为500℃；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出 成型机挤压成型，得到成型材料；所述通过挤压机挤压成型的挤压条 件为：温度为500℃,压力为10T；挤压过程在中氩气保护下进行。
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合 材料；步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S之内浸入 液氮中进行深冷处理；
热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时效中一级时效温 度为90℃、时间为12h，二级时效时间为150℃、时间为20h。
实施例2
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面 进行化学镀层；具体的步骤如下：
S1-1:将碳化硅置于65℃条件下的浓HNO3中搅拌80min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡2h 后加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条件下，搅拌0.5h；
其中敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶液按照体积比 1：2:1混合的混合溶液混合的混合溶液；SnCl2·2H2O溶液的浓度30g/L， HCl溶液的浓度为50mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨水按体积 比为1:2混合的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为10g/L，氨水的 浓度为12mL/L。
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌7min； 再将碳化硅置于20g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌2min；最后在60℃条 件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％ NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为65℃， 镀铜时间为45min。
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、 铝合金粉末A，A的颗粒直径为0.1μm，在30000rpm转速下搅拌，形 成第一次高分散乳料；其中聚已二醇与酒精混合液和铝合金粉末A的 质量比为1：10。
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚 动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进 行球磨20h，形成第二次高分散乳料；其中合金粉末B的颗粒直径为 10μm；
其中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总重量与二氧化锆磨球的 重量比例为8:1；
且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1：2，均为6系列铝 材料。
S4：所述第二次高分散乳料过滤后,在真空干燥器中干燥处理与 5wt％的聚乙二醇搅拌混合，放置于磨具中压制，得到成型坯；所述干 燥时间为12h，干燥温度为50℃，真空度300pa；磨压成型的压力为 600T；所述成型坯加热的温度为650℃；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出 成型机挤压成型，得到成型材料；所述通过挤压机挤压成型的挤压条 件为：温度为650℃,压力为600T；挤压过程在中氩气保护下进行。
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合 材料；步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S之内浸入 液氮中进行深冷处理；
热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时效中一级时效温
度为120℃、时间为8h，二级时效时间为150℃、时间为10h。
实施例3
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面 进行化学镀层；具体的步骤如下：
S1-1:将碳化硅置于60℃条件下的浓HNO3中搅拌90min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡1h 后加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条件下，搅拌0.8h；
其中敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶液按照体积比 1：1.5:1混合的混合溶液混合的混合溶液；SnCl2·2H2O溶液的浓度为 28g/L，HCl溶液的浓度为45mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨 水按体积比为1:1.5混合的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为8g/L， 氨水的浓度为10mL/L。
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌6min； 再将碳化硅置于18g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌1.5min；最后在55℃ 条件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为60℃， 镀铜时间为42min。
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、 铝合金粉末A，A的颗粒直径为0.08μm，在25000rpm转速下搅拌， 形成第一次高分散乳料；其中聚已二醇与酒精混合液和铝合金粉末A 的质量比为1：10。
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚 动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进 行球磨15h，形成第二次高分散乳料；其中合金粉末B的颗粒直径为 6μm；
其中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总重量与二氧化锆磨球的 重量比例为5:1；
且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1.5:4，均为2系列铝 材料。
S4：所述第二次高分散乳料过滤后,在真空干燥器中干燥处理，与 3wt％的聚乙二醇搅拌混合，放置于磨具中压制，得到成型坯；所述干 燥时间为8h，干燥温度为70℃，真空度200pa；磨压成型的压力为100T； 所述成型坯加热的温度为600℃；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出 成型机挤压成型，得到成型材料；所述通过挤压机挤压成型的挤压条 件为：温度为600℃,压力为100T；挤压过程在中氩气保护下进行。
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合 材料；步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S之内浸入 液氮中进行深冷处理；
热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时效中一级时效温 度为100℃、时间为10h，二级时效时间为155℃、时间为15h。
通过上述实施例1～3制备得到的复合材料，选取传统的方法作为 对比例。实施例1～3和对比例制备的复合材料的机械性能进行检测，
检测方法为：
慢速率拉伸试验主要参照GB/T 15970.7-2000《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验》、HB 7235-1995《慢应变速 率应力腐蚀试验方法》、GB/T15970.1-1995《金属和合金的腐蚀应力腐 蚀试验第1部分试验方法总则》等标准执行。取样时，样品的长度方 向沿原料的挤压方向，宽度方向垂直于原料的挤压方向，厚度为板材 的原始厚度。加工好的试样需经过320#、800#、1000#、1500#、2000# 砂纸打磨光滑，保证试样表面无机加工痕迹和明显划痕，用酒精清洗 试样表面待用。腐蚀介质采用室温25℃的3.5％NaCl溶液，惰性介质 选用硅油，应变速率为10-6s-1。
慢应变获得的实验结果主要为：断裂时间、断面收缩率及断裂伸长 率、最大抗拉强度、断后断口形貌以及综合各项指标加以处理得到的 应力腐蚀敏感指数。其中将SSRT获得的各项力学性能指标加以处理， 得到的ISSRT指数，较单项力学性能指数能更好地反映应力腐蚀断裂敏 感性，常作为判据。
ISSRT＝l一[σfw(1+δfw)]/σfA(1+δfA)]
式中：σfw为在环境介质中的断裂强度(MPa)；σfA为在惰性介质 中的断裂强度，MPa；δfw为在环境介质中的断裂伸长率(％)；δfA为在 惰性介质中的断裂伸长率(％)。
恒载荷拉伸应力腐蚀试验主要参照HB 5254-1983《变形铝合金拉 伸应力腐蚀实验方法》进行，采用与慢应变速率拉伸相同规格的试样。 取样时，样品的长度方向沿原料的挤压方向，宽度方向垂直于原料的 挤压方向，厚度为板材的原始厚度。加工好的试样需经过320#、800#、 1000#砂纸打磨光滑，保证试样表面无机加工痕迹和明显划痕，用酒精 清洗试样表面待用。腐蚀介质采用3g/L NaCl+30g/L K2Cr2O7+36g/L CrO3溶液，温度选用90℃。采用屈服强度的65％的力来确定实验的加 载力。
通过上述数据能够得到，本发明实施1～3制备的复合材料在 抗拉强度、延伸率、断裂时长较对比例都表现出显著的优势。
本发明实施例通过化学镀方法，在碳化硅表面形成了一层有效的 包覆层，通过过渡层，一方面增加了碳化硅颗粒与碳化硅颗粒间的分 散性，另一方面由于铜原子与碳化硅形成的表面吸附，化学镀铜减少 了碳化硅的比表面，在后期热处理过程中，铜与铝及碳化硅都能形成 致密的固熔相，从而提高铝与碳化硅的接触面从原子级别解决了碳化 硅与铝基合金的润湿性，能显著提高铝基合金强度。同时结合粉末冶 金法，有效解决了碳化硅与铝合金均匀分散难题。在半熔融态下不改 变成分均匀性的条件下，通过机械力有效的提高了铝合金密度，从而 提高了机械性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定 要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺 序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性 的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅 包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括 为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的 情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要 素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述铝基复合材料中按照质量百分比包括：2XXX或6XXX铝合金97～99％、碳化硅1～3％，稀土元素0.1－1％，所有组分之和满足百分之百；
所述碳化硅为纳米级或者微米级碳化硅。
2.如权利要求1所述碳化硅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：
S1：碳化硅依次经过预镀敏化和高速均匀化分散处理后，在表面进行化学镀层；
S2：将步骤S1中化学镀层后的碳化硅、聚已二醇和酒精混合液、铝合金粉末A，在20000～30000rpm转速下搅拌，形成第一次高分散乳料；
S3：将步骤S2得到的第一次高分散乳料和铝合金粉末B添加至滚动球磨机，加入二氧化锆后以酒精为介质，在惰性气体气氛保护中进行球磨，形成第二次高分散乳料；
S4：所述第二次高分散乳料干燥后，与2～5wt％的聚乙二醇搅拌混合，放置于磨具中压制，得到成型坯；
惰性气体气氛保护下将上述成型坯加热至半熔融状态。通过挤出成型机挤压成型，得到成型材料；
S5:所述成型材料深冷处理后经过热处理得到碳化硅增强铝基复合材料；
其中，所述铝合金粉末为2XXX或6XXX铝合金粉末，所述铝合金粉末A的颗粒直径为0.05～0.1μm，合金粉末B的颗粒直径为1～10μm；且所述铝合金粉末A和B添加量的质量比为1～2:4。
3.如权利要求2所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤，包括：
S1-1:将碳化硅置于55～65℃条件下的浓HNO3中搅拌80～100min；
S1-2:将经过步骤S1-1处理后的碳化硅置于敏化液中，超声振荡0.5～2h后再搅拌0.5～1h；
S1-3:将经过步骤S1-2处理后的碳化硅置于银氨溶液中搅拌5～7min；再将碳化硅置于15～20g/L的次亚磷酸钠溶液中搅拌1～2min；最后在50～60℃条件下烘干得待镀层碳化硅；
S1-4：以1ml/1.5min的速度向步骤S1-3得到的混合物中添加40％NaOH溶液和0.1mol/L的硫酸铜，进行镀铜；所述镀铜的温度为55℃～65℃，镀铜时间为40～45min。
4.如权利要求3所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-2中，所述处理后的碳化硅置于敏化液中超声振荡完成后，加入酒精与聚丙乙烯混合液，在15000rpm转速条件下，搅拌0.5－1h。
5.如权利要求3所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述敏化液为SnCl2·2H2O溶液、银氨溶液、HCl溶液按照体积比1：1～2:1混合的混合溶液混合的混合溶液；
其中SnCl2·2H2O溶液的浓度为25～30g/L，HCl溶液的浓度为40～50mL/L；所述银氨溶液为AgNO3溶液与氨水按体积比为1:1～2混合的混合溶液，其中，AgNO3溶液的浓度为5～10g/L，氨水的浓度为8～12mL/L。
6.如权利要求2所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中第一次高分散乳料和铝合金粉末的总重量与二氧化锆磨球的重量比例:4～8:1。
7.如权利要求2所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中球磨时间为3-20h。
8.如权利要求2所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中第二次高分散乳料过滤后,在真空干燥器中干燥处理，所述干燥时间为3-12h，干燥温度为50-100℃，真空度100-300pa。
9.如权利要求2所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中磨压成型的压力为10T-600T；
所述成型坯加热的温度为500-650℃；
所述通过挤压机挤压成型的挤压条件为：温度为500-650℃,压力为10T-600T；挤压过程在中氩气保护下进行。
10.如权利要求2所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4挤压成型得到的成型材料，在挤压完成后30S之内浸入液氮中进行深冷处理；
所述步骤S5中热处理的方法为：采用双级时效工艺，所述双级时效中一级时效温度为90～120℃、时间为8～12h，二级时效时间为150～160℃、时间为10～20h。
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