CN115404388B - 一种复合增强铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

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    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/30—Preparation of aluminium oxide or hydroxide by thermal decomposition or by hydrolysis or oxidation of aluminium compounds

Abstract

本发明提供了一种复合增强铝合金材料，所述的铝合金材料包括粒径为25‑34μm纯铝、粒径为30‑45μm纯镁，粒径为55‑70μm纯铜和镍改性多孔气凝胶，所述镍改性多孔气凝胶为镍改性Al2O3多孔气凝胶。本发明采用Al2O3多孔气凝胶作为铝合金的增强相，采用溶渗方式将铝合金溶液熔渗至多孔气凝胶内部的间隙，得到Al2O3多孔气凝胶增强的铝合金材料。

Description

一种复合增强铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种复合增强铝合金材料及其制备方法。
背景技术
纯铝的强度不高，但对铝进行合金化可以大幅度提高材料强度，铝合金中通常添加的主要元素有铜、镁、锌、锰、硅，辅加的有微量元素锆、硼、钛、铬、钒、镍、稀土元素等，获得不同性能需求的铝合金。
铝基复合材料是指以铝或铝合金作为基体合金，通过引入陶瓷颗粒、纤维等强化相采用一定技术手段制备而成的复合材料，通过综合各材料成分的性能优势，达到单一材料所无法达到的综合性能，弥补单一材料所存在的缺陷。与传统的铝合金材料相比，铝基复合材料在继承了其低密度、高比强度的优势以外，还具备耐磨损、耐疲劳、稳定性好、热膨胀系数低等特点以及加工性能好、加工可靠性高等优点，更能够满足工业生产中结构轻量化的需求，在航空航天、汽车和电子产品等领域取得广泛应用，并不断发展到新的领域。通常根据增强相的不同类型将铝基复合材料分为颗粒增强铝基复合材料和纤维（包括短晶须）增强铝基复合材料两大类。其中，颗粒增强铝基复合材料通常采用陶瓷颗粒作为增强体，例如 SiC、TiC、TiB2颗粒等，其制备工艺相对简单，具有良好的力学性能和摩擦性能，并且随着增强相比例的增加而提高。纤维增强铝基复合材料所常用的增强体包括碳纤维、硼纤维、氧化铝纤维等，具有质量轻、强度高和刚度大等特点，具有较大的发展潜力和应用前景。以上增强形式均是利用钉轧效应、位错效应等提高复合材料的强度，需要解决的关键技术主要有增强相与铝合金的复合反应、改善界面润湿、提高界面结合强度及均匀分散技术。
发明内容
要解决的技术问题：本发明选择Al2O3多孔气凝胶和铝合金为研究对象，制备了气凝胶增强铝合金材料，改善界面润湿，提高界面结合强度，且无序考虑均分分散的技术难点。
技术方案：一种复合增强铝合金材料，所述的铝合金材料包括粒径为25-34μm纯铝、粒径为30-45μm纯镁，粒径为55-70μm纯铜和镍改性多孔气凝胶，所述镍改性多孔气凝胶为镍改性Al2O3多孔气凝胶。
优选的，所述纯铝，纯镁，纯铜和镍改性多孔气凝胶的质量比为75-85:2-3:2.5-5:5-10。
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，在一定温度下混合搅拌，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶进行炭化，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将S3中制备得到Al2O3多孔气凝胶加入至醋酸镍溶液中浸渍，烧结得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，在压力下将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
优选的，所述S1中仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，混合搅拌的温度为40-60℃，时间为50-80min。
优选的，所述S2中纤维素溶液的浓度为5-10wt%，所述纤维素微纳米球的直径为800nm-45um。
优选的，所述纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为3-5.5:1.5-3.2：60-100。
优选的，所述S3中Al2O3气凝胶的炭化为在氮气气氛下，以5℃/min升温至700-800℃，炭化2h。
优选的，所述S4中将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为3-5min/℃，升温至500-550℃，保温2-4h。
优选的，所述S5中将镍改性多孔气凝胶预热至350-380℃，加入至镍改性多孔气凝胶，渗透处理中压力为15-25MPa，持续时间为30-60s。
有益效果：本发明的制备方法具有以下优点：
1. 本发明采用Al2O3多孔气凝胶作为铝合金的增强相，采用溶渗方式将铝合金溶液熔渗至多孔气凝胶内部的间隙，得到Al2O3多孔气凝胶增强的铝合金材料；
2. 以往的Al2O3增强的方式为采用粉末颗粒，线状材料，或者直接压制烧结成多孔材料，但是以外的多孔材料不是一次成型，在压制烧结过程中孔隙中金属不能渗入，本发明中直接采用一体成型的气凝胶的方式并在溶胶中加入纤维素微纳米球，在烧结将纤维素微纳米球炭化，高压清洗去除，该方法在烧结的过程中增加孔隙，使孔隙更加连通，便于后期熔渗的时候合金溶液的渗入，减小金属的孔隙；
3. 为了气凝胶和铝合金的界面结合，通过在气凝胶中加入金属锆粉，以及在表面形成镍以改善界面润湿性，金属锆粉和镍的形成提高固体的表面能，从而提高了润湿性。
附图说明
图1为本发明制备的Al2O3多孔气凝胶转化图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中均采用粒径为25-34μm纯铝、粒径为30-45μm纯镁，粒径为55-70μm纯铜和镍改性多孔气凝胶，纯铝，纯镁，纯铜和镍改性多孔气凝胶的质量比为75-85:2-3:2.5-5:5-10。
实施例1
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为40℃下混合搅拌，时间为80min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为3:3.2:100，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至800℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为5min/℃，升温至550℃，保温2h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至350℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为25MPa，持续时间为30s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
实施例2
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为60℃下混合搅拌，时间为50min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为10wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为5.5:1.5:60，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至700℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为3min/℃，升温至500℃，保温4h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为15MPa，持续时间为60s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
实施例3
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为45℃下混合搅拌，时间为60min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为6.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为3.5:2:90，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至800℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为3min/℃，升温至550℃，保温4h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至360℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为18MPa，持续时间为50s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
实施例4
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为55℃下混合搅拌，时间为70min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为8.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为5:2.8:80，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至700℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为5min/℃，升温至550℃，保温2h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为22MPa，持续时间为40s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
实施例5
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为50℃下混合搅拌，时间为65min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为7.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为4.2:2.5:85，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至780℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为4min/℃，升温至550℃，保温4h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为20MPa，持续时间为50s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
对比例1
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为50℃下混合搅拌，时间为65min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. Al2O3多孔气凝胶的制备：待S1制备溶胶凝胶后，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行烧结，以5℃/min升温至780℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S3.Al2O3增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将Al2O3多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的Al2O3多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为20MPa，持续时间为50s，将合金液体渗入Al2O3多孔气凝胶，得到Al2O3增强铝合金材料。
对比例2
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为50℃下混合搅拌，时间为65min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为7.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，Al2O3溶胶的质量比为4.2:85，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至780℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为4min/℃，升温至550℃，保温4h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为20MPa，持续时间为50s，将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
对比例3
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为50℃下混合搅拌，时间为65min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为7.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为4.2:2.5:85，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至780℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将Al2O3多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的Al2O3多孔气凝胶进行渗透处理，渗透处理中压力为20MPa，持续时间为50s，将合金液体渗入Al2O3多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
对比例4
一种复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备: 将仲丁醇铝、乙醇和水混合，仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，在温度为50℃下混合搅拌，时间为65min，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到浓度为7.5wt%纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径范围为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为4.2:2.5:85，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶在氮气气氛下进行炭化，以5℃/min升温至780℃，炭化2h，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为4min/℃，升温至550℃，保温4h，得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝融化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热至380℃，将融化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
表1为复合增强铝合金材料的拉伸性能表
抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa
实施例1 478.4 342.2
实施例2 480.2 343.1
实施例3 482.3 344.5
实施例4 476.9 342.6
实施例5 480.3 345.3
对比例1 465.3 331.2
对比例2 470.7 338.9
对比例3 472.3 336.5
对比例4 456.3 340.2
注：拉伸试验在万能拉伸试验机上进行。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合增强铝合金材料，其特征在于：所述的铝合金材料的原料为：粒径为25-34μm纯铝、粒径为30-45μm纯镁，粒径为55-70μm纯铜和镍改性多孔气凝胶，所述纯铝，纯镁，纯铜和镍改性多孔气凝胶的质量比为75-85:2-3:2.5-5:5-10，所述镍改性多孔气凝胶为镍改性Al2O3多孔气凝胶，其中，所述复合增强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. Al2O3溶胶的制备：将仲丁醇铝、乙醇和水混合，在一定温度下混合搅拌，溶液逐渐由混浊变澄清，停止搅拌，密封、静置、自然冷却至室温，制得Al2O3溶胶；
S2. 纤维素微纳米球的制备：将棉纤维溶解于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌得到纤维素溶液，然后将纤维素溶液滴加至span-80/石蜡混合溶液中，搅拌均匀后滴加盐酸溶液，至溶液的pH为中性，待溶液分层后，取下层沉淀洗涤干燥，得到直径为800nm-45um纤维素微纳米球；
S3. Al2O3多孔气凝胶的制备：将纤维素微纳米球和金属锆粉体加入至Al2O3溶胶，纤维素微纳米球，金属锆粉体和Al2O3溶胶的质量比为3-5.5:1.5-3.2：60-100，待溶胶凝胶后，获得含有纤维素微纳米球的Al2O3凝胶，静置老化，在经过乙醇临界干燥得到Al2O3气凝胶，将Al2O3气凝胶进行炭化，高压清洗，得到Al2O3多孔气凝胶；
S4. 镍改性多孔气凝胶的制备：将S3中制备得到Al2O3多孔气凝胶加入至醋酸镍溶液中浸渍，烧结得到镍改性多孔气凝胶；
S5. 复合增强铝合金材料的制备：将纯铝熔化然后加入纯铜和纯镁，搅拌均匀保温得到合金液体，然后将镍改性多孔气凝胶进行预热，将熔化的合金液体加入至模具中对预热的镍改性多孔气凝胶进行渗透处理，在压力下将合金液体渗入镍改性多孔气凝胶，得到复合增强铝合金材料。
2.根据权利要求1所述的复合增强铝合金材料，其特征在于：所述S1中仲丁醇铝、乙醇和水的物质的量的比为1∶16∶1.2，混合搅拌的温度为40-60℃，时间为50-80min。
3.根据权利要求1所述的复合增强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述S2中纤维素溶液的浓度为5-10wt%。
4.根据权利要求1所述的复合增强铝合金材料，其特征在于：所述S3中Al2O3气凝胶的炭化为在氮气气氛下，以5℃/min升温至700-800℃，炭化2h。
5.根据权利要求1所述的复合增强铝合金材料，其特征在于：所述S4中将醋酸镍溶解于水中，待其充分溶解后加入S3中制备的Al2O3多孔气凝胶浸渍与其中，然后再超声搅拌至水分完全蒸发，后烘干，烘干后进行焙烧，焙烧的升温速率为3-5min/℃，升温至500-550℃，保温2-4h。
6.根据权利要求1所述的复合增强铝合金材料，其特征在于：所述S5中将镍改性多孔气凝胶预热至350-380℃，加入至镍改性多孔气凝胶，渗透处理中压力为15-25MPa，持续时间为30-60s。
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