CN110066937A - 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110066937A
CN110066937A CN201910463135.4A CN201910463135A CN110066937A CN 110066937 A CN110066937 A CN 110066937A CN 201910463135 A CN201910463135 A CN 201910463135A CN 110066937 A CN110066937 A CN 110066937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mold
preparation
modulus
aluminium
ceramic particle
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.)
Granted
Application number
CN201910463135.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110066937B (zh
Inventor
杨博
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.)
Xi'an Trusung Advanced Material Co Ltd
Original Assignee
Xi'an Trusung Advanced Material Co 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 Xi'an Trusung Advanced Material Co Ltd filed Critical Xi'an Trusung Advanced Material Co Ltd
Priority to CN201910463135.4A priority Critical patent/CN110066937B/zh
Publication of CN110066937A publication Critical patent/CN110066937A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110066937B publication Critical patent/CN110066937B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • 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
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1073—Infiltration or casting under mechanical pressure, e.g. squeeze casting
    • 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
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • 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
    • C22C32/0052—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 carbides

Abstract

本发明涉及冶金材料，具体涉及一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法，将不同粒径的碳化硅颗粒球磨混合均匀，然后填入模具中；将模具放入加热炉中，按照相应的升温速率均匀加热模具；将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌；将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具；将热压机调至一定的压力和保压时间，进行热压，之后脱模；将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。本发明方法制备的产品强度、弹性模量、塑性等得到提高。

Description

一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及冶金材料，具体涉及一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法。
背景技术
在航天航空产业中，对于材料的力学性能关注更为重要，这也要求材料需要更高的强度，更大的弹性模量，更好的塑性，更大的伸展率，尤其是在异形结构件以及大体积的产品上。
传统的铝材和铜材已经无法满足现有的航天航空技术要求以及复杂的星际环境，因此复合材料被广泛应用。目前市场上的铝碳化硅材料制作工艺只能做一些简单的板状，主要利用该材料的导热性能，对于力学性能没有过多研究。
纯铝材、纯铜材无法满足现有的航天技术要求以及复杂的星级环境，急需复合材料来替代，尤其是更高强度、更大弹性模量、更好塑性、更大伸展率的复合材料。
目前的铝碳化硅材料主要使用导热性能，由于其材料的制作方法以及材料的难加工型，致使该材料只能做简单的板状材料，无法满足航天航空要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法。
本发明的技术方案：一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1配料：依照体积分数、级配理论将不同粒径的碳化硅颗粒混合均匀，然后填入模具中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为3：1；
S2加热模具：将模具放入加热炉中，按照15-20℃/min的速率均匀加热模具，升至温度620℃；
S3熔铝：将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌；
S4注铝：将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具；
S5热压：将热压机调至1MPa开始下压，并以2MPa/min匀速上下左右前后施加压力，达到10-40MPa时保压5min，之后自然泄压待温度冷却至室温后进行脱模；
S6锻造：将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。
进一步的，步骤S1中，粉料填入模具后，将模具置于震动平台上震动均匀。
进一步的，步骤S1中，其模具根据产品的外形尺寸设计成上下左右前后模，可以成型复杂结构的产品，具有更高的可塑性。
进一步的，步骤S4中，其热压机为上下两面施压，其余四个方向施压通过模具设计实现。
进一步的，在步骤S1中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为1-3：1-3。还可以根据不同的产品需求，调节不同的级配比例。
步骤S5中，产品的强度通过高温高压实现。
步骤S6中，产品的高模量通过后期的锻造实现。
该方法制备复合材料的陶瓷体积分数控制在10-50％vol，就可以成型大体积、复杂形状的结构件，提高整体材料的力学性能，尤其是在产品强度和弹性模量方面。而目前的预制件差压铸造制备法生产复杂形状结构件时，体积分数必须在50％以上。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明制备的陶瓷颗粒铝基复合材料，不仅可以满足航天航空的技术要求，而且在成型复杂的结构件和大体积产品上有很大的优势，工序简单，近净成形，易实现批量化生产。
2、该方法制备的陶瓷颗粒铝基复合材料较目前采用的预制件差压铸造法制备的复合材料有更高的强度和弹性模量，且具有更高的可塑性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
制备方法：
该方法制备复合材料的陶瓷体积分数控制在10-50％vol，制备方法如下：
S1配料：依照体积分数、级配理论将不同粒径的碳化硅颗粒混合均匀，然后填入模具中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为3：1；
S2加热模具：将模具放入加热炉中，按照15℃/min的速率均匀加热模具，升至温度620℃；
S3熔铝：将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌。
S4注铝：将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具。
S5热压：将热压机调至1MPa开始下压，并以2MPa/min匀速上下左右前后施加压力，达到10MPa时保压5min，之后自然泄压待温度冷却至室温后进行脱模；
S6锻造：将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。
实施例2
制备方法：
该方法制备复合材料的陶瓷体积分数控制在10-50％vol，制备方法如下：
S1配料：依照体积分数、级配理论将不同粒径的碳化硅颗粒混合均匀，然后填入模具中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为3：1；
S2加热模具：将模具放入加热炉中，按20℃/min的速率均匀加热模具，升至温度620℃；
S3熔铝：将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌。
S4注铝：将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具。
S5热压：将热压机调至1MPa开始下压，并以2MPa/min匀速上下左右前后施加压力，达到25MPa时保压5min，之后自然泄压待温度冷却至室温后进行脱模；
S6锻造：将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。
实施例3
制备方法：
该方法制备复合材料的陶瓷体积分数控制在10-50％vol，制备方法如下：
S1配料：依照体积分数、级配理论将不同粒径的碳化硅颗粒混合均匀，然后填入模具中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为3：1；
S2加热模具：将模具放入加热炉中，按照18℃/min的速率均匀加热模具，升至温度620℃；
S3熔铝：将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌。
S4注铝：将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具。
S5热压：将热压机调至1MPa开始下压，并以2MPa/min匀速上下左右前后施加压力，达到40MPa时保压5min，之后自然泄压待温度冷却至室温后进行脱模；
S6锻造：将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。
对实施例1-3制备的陶瓷颗粒铝基复合材料进行强度、弹性模量进行测试测试，并与目前采用的预制件差压铸造法制备的复合材料相比较，结果见下表。
测试方法：
1)抗弯强度采用抗弯仪，使用3点弯曲方法检测。
2)弹性模量使用弹性模量测试仪进行检测。
3)可塑性能在铸造工艺中可以明确传统的预制件差压铸造法只能铸造简单的板材和锭材，且厚度不超过30mm，而该方法可以成行复杂结构的产品，应用价值更为广泛。
由上表可知，采用本发明方法制备的陶瓷颗粒铝基复合材料具有更高的力学强度、弹性模量和更高的可塑性能。

Claims (5)

1.一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 配料：依照体积分数、级配理论将不同粒径的碳化硅颗粒混合均匀，然后填入模具中；
S2 加热模具：将模具放入加热炉中，按照15-20℃/min的速率均匀加热模具，升至温度620℃；
S3 熔铝：将铝合金放入熔铝炉内进行融化铸造，并抽真空搅拌；
S4 注铝：将加热好的模具移到热压机平台，并将熔铝炉内的铝溶液注入模具；
S5 热压：将热压机调至1MPa开始下压，并以2MPa/min匀速上下左右前后施加压力，达到10-40MPa时保压5min，之后自然泄压，待温度冷却至室温后进行脱模；
S6 锻造：将脱模的铸件进行锻造得到高强度、高模量、高塑性的陶瓷颗粒铝基复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，粉料填入模具后，将模具置于震动平台上震动均匀。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，其模具根据产品的外形尺寸设计成上下左右前后模，可以成型复杂结构的产品。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，其热压机为上下两面施压，其余四个方向施压通过模具设计实现。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，粒径为200目的和粒径为800目的碳化硅颗粒配比为1-3：1-3。
CN201910463135.4A 2019-05-30 2019-05-30 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法 Active CN110066937B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910463135.4A CN110066937B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910463135.4A CN110066937B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110066937A true CN110066937A (zh) 2019-07-30
CN110066937B CN110066937B (zh) 2022-02-08

Family

ID=67372191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910463135.4A Active CN110066937B (zh) 2019-05-30 2019-05-30 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110066937B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113549792A (zh) * 2021-07-13 2021-10-26 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝碳化硅复合材料及方法和散热衬板
CN113564404A (zh) * 2021-07-13 2021-10-29 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝基石墨颗粒增强复合材料及方法和散热转接件
CN115044842A (zh) * 2021-06-24 2022-09-13 珠海亿特立新材料有限公司 一种制备高比刚度铝碳化硅结构件的生产系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1182063A (zh) * 1997-11-27 1998-05-20 宝山钢铁(集团)公司 陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法
JP2005146392A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Taiheiyo Cement Corp 金属基複合材料およびその製造方法
CN101876017A (zh) * 2009-12-15 2010-11-03 哈尔滨工业大学 纳米陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料及其制备方法
CN102628137A (zh) * 2012-04-24 2012-08-08 南昌航空大学 一种制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法
CN103056338A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 江苏时代华宜电子科技有限公司 大功率模块用铝碳化硅基板成形方法
CN103894719A (zh) * 2014-03-04 2014-07-02 华南理工大学 一种连接高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料与钛合金的方法
CN103949613A (zh) * 2014-03-12 2014-07-30 江苏时代华宜电子科技有限公司 大功率模块用铝碳化硅高导热基板材料的制备方法
CN106521252A (zh) * 2016-12-07 2017-03-22 中南大学 列车制动盘用碳化硅颗粒增强铝基复合材料及制备方法
CN107739948A (zh) * 2017-10-31 2018-02-27 哈尔滨工业大学 一种金刚石/铝复合材料及其高效率制备方法
CN109487114A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 哈尔滨工业大学 一种复杂构件仪表级复合材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1182063A (zh) * 1997-11-27 1998-05-20 宝山钢铁(集团)公司 陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法
JP2005146392A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Taiheiyo Cement Corp 金属基複合材料およびその製造方法
CN101876017A (zh) * 2009-12-15 2010-11-03 哈尔滨工业大学 纳米陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料及其制备方法
CN102628137A (zh) * 2012-04-24 2012-08-08 南昌航空大学 一种制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法
CN103056338A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 江苏时代华宜电子科技有限公司 大功率模块用铝碳化硅基板成形方法
CN103894719A (zh) * 2014-03-04 2014-07-02 华南理工大学 一种连接高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料与钛合金的方法
CN103949613A (zh) * 2014-03-12 2014-07-30 江苏时代华宜电子科技有限公司 大功率模块用铝碳化硅高导热基板材料的制备方法
CN106521252A (zh) * 2016-12-07 2017-03-22 中南大学 列车制动盘用碳化硅颗粒增强铝基复合材料及制备方法
CN107739948A (zh) * 2017-10-31 2018-02-27 哈尔滨工业大学 一种金刚石/铝复合材料及其高效率制备方法
CN109487114A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 哈尔滨工业大学 一种复杂构件仪表级复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王庆平等: "《无压熔渗制备高体积分数SiCp/Al复合材料及其性能研究》", 30 April 2012, 合肥工业出版社 *
蒋鹏等: "铸造锻造技术在铝合金轮毂成形中的应用", 《汽车工艺与材料》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115044842A (zh) * 2021-06-24 2022-09-13 珠海亿特立新材料有限公司 一种制备高比刚度铝碳化硅结构件的生产系统
CN113549792A (zh) * 2021-07-13 2021-10-26 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝碳化硅复合材料及方法和散热衬板
CN113564404A (zh) * 2021-07-13 2021-10-29 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝基石墨颗粒增强复合材料及方法和散热转接件

Also Published As

Publication number Publication date
CN110066937B (zh) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110066937A (zh) 一种高强度、高模量、高塑性陶瓷颗粒铝基复合材料的制备方法
CN107022691B (zh) 一种以多层石墨烯微片为原材料制备石墨烯增强铝基复合材料的方法
CN104073674A (zh) 一种石墨烯铝基复合材料的制备方法
CN101157993A (zh) 一种制备高体积分数碳化硅颗粒增强铜基复合材料的方法
CN109261935B (zh) 一种高熵合金增强铝基复合材料及其挤压铸造方法
CN106435299B (zh) 一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
JPH0159343B2 (zh)
CN102626821A (zh) 一种半固态材料连接成形一体化方法
CN102676883A (zh) 一种碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法
CN103194630A (zh) 高体积分数SiCp/Al复合材料的制备方法
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
CN110449586A (zh) 一种低压注射成型制备金属蜂窝材料的方法
CN108409333A (zh) 一种AlMgB14-TiB2/Ti梯度功能复合材料及其制备方法
CN107217168A (zh) 一种熔渗法氧化锆‑铜复合金属陶瓷及其制备方法
CN110468308A (zh) 一种低成本高性能铝基复合材料坯锭的制备方法
CN114574732B (zh) 颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN113817933B (zh) 陶瓷增强钛基复合材料、其制备方法及应用
CN1482265A (zh) 可控体积份数SiCp/Al复合材料的压力铸造制备方法
CN109913706A (zh) 一种热压制备铝碳化硅复合材料的方法
CN108677051B (zh) 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
KR101110947B1 (ko) 금속 매트릭스 복합 재료의 제조 방법
CN105908020B (zh) 一种铝‑钨复合材料的制备方法
CN102815957A (zh) 一种有色金属合金增韧氮化铝陶瓷基复合材料及制备方法
CN105648247A (zh) 一种钛合金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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant