CN116136004B - 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料 - Google Patents

一种梯度式多层级结构的铝基复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN116136004B
CN116136004B CN202310412388.5A CN202310412388A CN116136004B CN 116136004 B CN116136004 B CN 116136004B CN 202310412388 A CN202310412388 A CN 202310412388A CN 116136004 B CN116136004 B CN 116136004B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
sample
powder
composite material
based composite
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.)
Active
Application number
CN202310412388.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116136004A (zh
Inventor
石文超
陈安
崔北顺
许锋
龚冬梅
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 University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
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 University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202310412388.5A priority Critical patent/CN116136004B/zh
Publication of CN116136004A publication Critical patent/CN116136004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116136004B publication Critical patent/CN116136004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/068—Flake-like particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/162—Machining, working after consolidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • 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
    • C22C32/0047—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
    • C22C32/0057—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 based on B4C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种梯度式多层级结构的铝基复合材料，该材料的制备方法包括以下步骤：取适量铝粉对其进行微轧制，获得片状铝粉；按一定比例称取片状铝粉和碳化硼粉末进行机械混合，获得混合粉末；将混合粉末放入冷压模具中，在室温下进行模压得到预制块；对预制块进行热处理烧结，保温一定时间后，炉冷至室温，获得烧结样；采用包套热压法对烧结样进行热压得到板状的初始样；将板状的初始样切割成圆饼状的高压剪切试样；对高压剪切试样进行高压剪切变形得到高强度碳化硼增强铝基复合材料。制备的铝基复合材料中，材料力学性能沿半径方向表现出明显的梯度结构，在厚度方向具有弱梯度结构，解决了实际应用中对材料不均匀性能的需求。

Description

一种梯度式多层级结构的铝基复合材料
技术领域
本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别是涉及一种梯度式多层级结构的铝基复合材料。
背景技术
随着科技的进步与发展，航空航天、轨道交通及电子电力等领域对材料各种性能的要求也越来越高。当单质材料的性能和功能很难满足设计要求时，一种有效的办法是将不同物质有机的组合起来形成在性能和功能上远远超出其单质材料的复合材料。复合材料有很多突出的优点，如它的比强度和比刚度高、抗疲劳性能好、高韧性和抗冲击性、高导电性和热导性、破损安全性好、减震性能好、成形工艺简单灵活、材料结构可设计性好等等，不同的组分组合得到不同的复合效果。世界各国的学者在长期研究传统材料的基础上，不仅更加深入地从工程技术方面完善已有的材料，还从理论上陆续提出了许多新概念，来满足各种特殊环境零件的性能要求。
在实际生产应用中，有些零部件需要材料具有一定的不均匀性或梯度结构性能。如在一体化压铸成形过程中，最终成型零部件所需的力学性能往往是不均匀的，这就需要一种力学性能具有明显梯度结构的坯料。而目前往往是通过粉末冶金等方法获得成分、结构、力学性能均匀的网状或层状复合材料，难以满足在特定条件下对材料力学性能不均匀性的需求。目前颗粒增强铝基复合材料的主要研究方向为通过对材料结构设计得到具有均匀性能的网状结构或具有均匀性能的层状结构的铝基复合材料，或通过改变材料的组成成分来改善复合材料的力学性能。
如中国发明专利CN113234952A公开了一种类砖砌式仿生复合制备陶瓷增强铝基复合材料，该发明预先制备具有择优取向的微纳铝片基元，与片状陶瓷基元均匀混合，在致密化的过程中，二者片状基元在重力和外力的双重作用下以砖砌的方式交互堆叠，经过进一步加工变形可得到一种类砖砌式仿生陶瓷增强铝基复合材料。其中，铝片与陶瓷片的厚度只有数百纳米，从结构与尺度上均有效的模仿了珍珠层结构。这种类砖砌式仿生复合材料的基体呈现超细晶层状结构，而且片状陶瓷片也能够有效的阻碍裂纹的扩展，从而在充分发挥超细晶强化和裂纹的偏转的双重机制情况下保持高强塑性匹配。该技术仍属于前述的得到均匀性能的层状结构的铝基复合材料，无法制备得到具备梯度结构的力学性能的复合材料。
如中国发明专利CN106756319A公开了一种用于制备高强塑铝基复合材料的铝合金和铝基复合材料，该铝合金化学成分为(wt.％)：Si：0.3～0.7％；Mg：0.7～1.4％；Cu：0.6～1.2％；Al为余量。向6000系列铝合金中添加SiC、Al2O3、B4C、TiC、TiB2等陶瓷颗粒以及碳纳米管、石墨烯等纳米碳作为增强相，所制备的复合材料屈服强度明显提高，可达到相同增强相含量的2000系列铝合金基复合材料的水平。同时，铝基复合材料具有良好塑性，可以进行冷变形加工而不开裂。同时，所制备的复合材料自然时效负效应（停放效应）弱，经自然时效后再进行人工时效复合材料强度可达淬火后直接人工时效的强度值。该技术属于前述的通过改变铝基复合材料中的材料成分来改善材料性能的方式，但是所获得的材料也是具备均匀性能的网状结构，同样无法制备得到具备梯度结构的力学性能的复合材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种梯度式多层级结构的铝基复合材料及其制备方法，制备出的铝基复合材料中，增强体陶瓷颗粒和纯铝或铝合金的晶粒尺寸由试样中心到边缘逐渐减小，材料力学性能表现出明显的梯度结构，解决了实际生产中对材料性能不均匀性的需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取适量铝粉对其进行微轧制，获得片状铝粉；
（2）按一定比例称取片状铝粉和碳化硼粉末进行机械混合，获得混合粉末；
（3）将混合粉末放入冷压模具中，在室温下进行模压得到预制块；
（4）对预制块进行热处理烧结，保温一定时间后，炉冷至室温，获得烧结样；
（5）采用包套热压法对烧结样进行热压得到板状的初始样；
（6）将板状的初始样切割成圆饼状的高压剪切试样；
（7）对高压剪切试样进行高压剪切变形得到高强度碳化硼增强铝基复合材料。
进一步的，所述微轧制采用球磨方式，球磨的参数为：球料比为20~10：1，转速为100~200r/min，得到具有择优取向的片状铝粉，片状铝粉的直径厚度比介于50~150：1。根据所制备的铝基复合材料的性能需要，可以通过设置不同的工艺参数来调控铝粉的变形程度。
进一步的，所述铝粉为球形颗粒，粒径为10~100μm，碳化硼粉末为不规则颗粒，粒径为5~10μm。
进一步的，所述混合粉末中，碳化硼的质量分数为5%~20%。
进一步的，所述机械混合采用机械混粉机，转速为50~150r/min。
进一步的，所述冷压模具的型腔尺寸为25mm×16mm，压制压力为150~300MPa。
进一步的，所述热处理烧结在热处理炉中进行，烧结成型参数为：以10℃/min的速率升温至550~600℃，保温2~3h，炉冷至室温。
进一步的，所述包套热压法中，包套材质为6061铝合金，包套外形尺寸为45mm×40mm、型腔尺寸为25mm×16mm，厚度30mm；将热处理后的试样放入铝合金包套中，使用精度为±3℃的井式电阻炉对其进行热处理，加热至300~400℃，保温1~2h；使用压扭试验机对包套和试样进行热压变形，变形速率0.1~0.3mm/s。根据所制备的铝基复合材料的性能需要，可以通过设置不同的工艺参数来调控试样的变形程度和铝颗粒方向。
进一步的，高压剪切试样进行高压剪切变形的工艺参数为：使用精度为±3℃的井式电阻炉对高压剪切试样进行热处理，加热至300~400℃，保温1~2h；使用压扭试验机进行高压剪切变形实验，扭转速率为60~120°/min，旋转2~5圈，压力1~3GPa。根据所制备的铝基复合材料的性能需要，可以通过设置不同的工艺参数来调控高压剪切试样的变形程度，进而调控铝晶粒的尺寸和方向。
还提供一种根据所述的方法制备得到的梯度式多层级结构的铝基复合材料，包括纯铝材质的基体，以及分布于基体内的增强体陶瓷颗粒，所述增强体陶瓷颗粒和纯铝的晶粒尺寸由试样中心到边缘逐渐减小，材料力学性能表现出明显的梯度结构。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料，增强体陶瓷颗粒沿基体颗粒界面定向分布，纯铝或铝合金颗粒沿半径方向具有择优取向；纯铝或铝合金颗粒内晶粒为超细晶晶粒，沿半径方向具有择优取向；增强体陶瓷颗粒和纯铝或铝合金的晶粒尺寸由试样中心到边缘逐渐减小，材料力学性能沿半径方向表现出明显的梯度结构，在厚度方向具有弱梯度结构，解决了实际生产中对材料性能不均匀性的需求，制备试样硬度达到约150HV。
附图说明
图1为本发明中的制备工艺流程示意图；
图2为本发明使用的原始球状铝粉颗粒和最终试样的材料形态示意图；
图3为本发明中球磨6h后形成的铝粉颗粒的SEM照片；
图4为本发明中对试样进行高压剪切变形的结构示意图；
图5为实施例中制备的铝基复合材料的表面硬度测试数据。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图4，一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取适量铝粉对其进行微轧制，获得片状铝粉；
（2）按一定比例称取片状铝粉和碳化硼粉末进行机械混合，获得混合粉末；
（3）将混合粉末放入冷压模具中，在室温下进行模压得到预制块；
（4）对预制块进行热处理烧结，保温一定时间后，炉冷至室温，获得烧结样；
（5）采用包套热压法对烧结样进行热压得到板状的初始样；
（6）将板状的初始样切割成圆饼状的高压剪切试样；
（7）对高压剪切试样进行高压剪切变形得到高强度碳化硼增强铝基复合材料。
下面结合具体实施例对本发明的内容具体说明如下：
实施例
（1）取粒径为-200目的纯铝粉球形颗粒约15g，将纯铝粉颗粒投入立式球磨机中进行微轧制，以获得择优取向的铝粉，如图2所示。根据多次正交试验，得到较为适宜的球磨参数：球磨机转速为100r/min，球料比为20：1。得到具有择优取向的铝粉，铝粉的直径厚度比约为100：1。
（2）称取8g的片状铝粉和2g的碳化硼粉末，投入机械混粉机中进行机械混合，以获得混合粉末。其中，机械混粉机的混合转速为100r/min，所采用的碳化硼粉末为不规则颗粒，粒径大小为6.5μm左右。
在机械混粉过程中，碳化硼颗粒会“粘”到铝粉表面。在压缩过程中，在重力和压力的共同作用下，择优取向的铝粉具有“平躺”的一种取向结构，如图2所示。获得同时具有“网状”和“层状”的复合材料初始样。在冷压-热处理-包套热压后获得的初始样的基体颗粒内部铝晶粒也由原始的近球形转变成层片状。
（3）将10g的混合粉末放入冷压磨具中，在室温下进行模压得到预制块。其中，冷压模具的型腔尺寸为25mm×16mm，压制压力为200MPa。混合粉末经压制后形成的预制块为长方形板状，其尺寸约为25mm×16mm×9mm。
（4）对预制块进行热处理烧结，保温一定时间后，炉冷至室温，获得烧结样。热处理烧结在热处理炉中进行，烧结成型参数为：以10℃/min的速率升温至580℃，保温2h，炉冷至室温，而后将烧结后的烧结样从热处理炉中取出。
（5）采用包套热压法对烧结样进行热压得到板状的初始样。其中，包套材质为6061铝合金，包套为中空的立方体机构，外形尺寸为45mm×40mm、型腔尺寸为25mm×16mm，厚度30mm，配置一个垫块和一个压块，垫块和压块的外形尺寸均为25mm×16mm。将垫块置入包套的型腔内，而后将烧结样放入垫块的上方，再将压块放置在烧结样的上方，并一起压入包套的型腔内，从而将热处理后的试样放入铝合金包套中。使用精度为±3℃的VBF-1200X井式电阻炉对其进行热处理，加热至350℃，保温1.5h。再使用RZU200HF型压扭试验机对包套和试样的顶部施加压力以进行热压变形，变形速率0.2mm/s，最后自然冷却至室温。
（6）将板状的初始样切割成圆饼状的高压剪切试样。具体的，由于热压过后的烧结样和包套固结为一体，因此需要将包套的侧壁进行适当切割处理，才能将热压后初始式样从包套中分离出来。初始样取出后，采用切割设备切割制成直径为14mm圆饼状的高压剪切试样。
（7）对高压剪切试样进行高压剪切变形得到高强度碳化硼增强铝基复合材料。
高压剪切试样进行高压剪切变形的工艺参数为：使用精度为±3℃的VBF-1200X井式电阻炉对高压剪切试样进行热处理，加热至350℃，保温1.5h；而后将加热后的高压剪切试样转移至RZU200HF型压扭试验机的剪切变形模具内，使用压扭试验机进行高压剪切变形实验，扭转速率为90°/min，压扭试验机的下冲头带动高压剪切试样旋转2圈，压扭试验机的上冲头对高压剪切试样的顶面施加压力2GPa，如图4所示。高压剪切实验完成后，即制得高强度碳化硼增强铝基复合材料。
通过高压剪切变形，进一步加剧了试样的层状结构。后处理变形使得材料发生剧烈的大塑性变形，晶粒在巨大的压力和剪切应力作用下会发生破碎细化、移动，使复合材料内部孔隙闭合，或被细小颗粒填充，进而提高复合材料致密度和力学性能。同时强烈的剪切应变，使得增强体颗粒发生钝化、破碎，择优取向分散在基体中，进一步提高材料的力学性能。由于高压剪切变形过程中，试样从圆心沿半径方向半径逐渐增大，等效剪切应变随之不断上升，增强体陶瓷颗粒和纯铝或铝合金的晶粒尺寸由试样中心到边缘逐渐减小。因此，最终获得了力学性能具有明显梯度结构的高性能B4C/Al复合材料，以满足实际应用需要。同时，在重力和高压剪切共同作用下，材料在厚度方向也具有一定的梯度结构。
采用上述方法制备铝基复合材料的过程中，铝颗粒微经轧制后呈片状，因而沿半径方向是择优取向的；铝颗粒里的晶粒经过高压剪切变形后，也呈片状，且沿半径方向也是择优取向的；晶粒尺寸的大小沿半径方向也是不断的减小，对铝基复合材料的梯度性能有显著影响；增强体颗粒沿铝颗粒界面分布也是沿颗粒取向分布的，所以也是择优取向；如图2所示。
根据前述方法制备得到的梯度式多层级结构的铝基复合材料，包括纯铝或铝合金材质的基体，以及沿基体颗粒界面定向分布的增强体陶瓷颗粒，所述增强体陶瓷颗粒和纯铝或铝合金的晶粒尺寸由试样中心到边缘逐渐减小，材料力学性能表现出明显的梯度结构。通过对本实施例所获得的试样的表面进行硬度测试，测试结果如图5所示。可以看出，材料表面的硬度值随半径值的增加而增大，呈现明显的梯度结构，且硬度值可达到约150HV。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
（1）取适量铝粉对其进行微轧制，获得片状铝粉；
所述微轧制采用球磨方式，球磨的参数为：球料比为20~10：1，转速为100~200r/min，得到具有择优取向的片状铝粉，片状铝粉的直径厚度比介于50~150：1；
（2）按一定比例称取片状铝粉和碳化硼粉末进行机械混合，获得混合粉末；
（3）将混合粉末放入冷压模具中，在室温下进行模压得到预制块；
（4）对预制块进行热处理烧结，保温一定时间后，炉冷至室温，获得烧结样；
（5）采用包套热压法对烧结样进行热压得到板状的初始样；
将热处理后的试样放入铝合金包套中，使用精度为±3℃的井式电阻炉对其进行热处理，加热至300~400℃，保温1~2h；使用压扭试验机对包套和试样进行热压变形，变形速率0.1~0.3mm/s，变形程度为30%~70%；
（6）将板状的初始样切割成圆饼状的高压剪切试样；
（7）对高压剪切试样进行高压剪切变形得到高强度碳化硼增强铝基复合材料；
高压剪切试样进行高压剪切变形的工艺参数为：使用精度为±3℃的井式电阻炉对高压剪切试样进行热处理，加热至300~400℃，保温1~2h；使用压扭试验机进行高压剪切变形实验，扭转速率为60~120°/min，旋转2~10圈，压力1~5GPa。
2.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述铝粉为球形颗粒，粒径为10~100μm，碳化硼粉末为不规则颗粒，粒径为5~10μm。
3.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合粉末中，碳化硼的质量分数为5%~20%。
4.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述机械混合采用机械混粉机，转速为50~150r/min。
5.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述冷压模具的型腔尺寸为25mm×16mm，压制压力为150~300MPa。
6.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述热处理烧结在热处理炉中进行，烧结成型参数为：以10℃/min的速率升温至550~600℃，保温2~3h，炉冷至室温。
7.根据权利要求1所述的一种梯度式多层级结构的铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述包套热压法中，包套材质为6061铝合金，包套外形尺寸为45mm×40mm、型腔尺寸为25mm×16mm，厚度30mm。
8.一种根据权利要求1至7任意一项所述的方法制备得到的梯度式多层级结构的铝基复合材料，其特征在于：包括纯铝或铝合金材质的基体，以及沿基体颗粒界面定向分布的增强体陶瓷颗粒，所述增强体陶瓷颗粒和纯铝或铝合金的晶粒尺寸由试样中心到边缘的半径方向上逐渐减小，材料力学性能表现出明显的梯度结构。
CN202310412388.5A 2023-04-18 2023-04-18 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料 Active CN116136004B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310412388.5A CN116136004B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310412388.5A CN116136004B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116136004A CN116136004A (zh) 2023-05-19
CN116136004B true CN116136004B (zh) 2023-06-16

Family

ID=86334728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310412388.5A Active CN116136004B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116136004B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK209686D0 (da) * 1985-05-06 1986-05-06 Univ California Materialer, der indeholder bor, carbid og reaktionsdygtigt metal saasom aluminium samt fremgangsmaade til deres fremstilling
JP2002309323A (ja) * 2001-04-12 2002-10-23 Toyama Prefecture 低融点金属及び酸化物系セラミックスの傾斜機能材料及びその製造方法
KR20150143278A (ko) * 2014-06-13 2015-12-23 에버디스플레이 옵트로닉스 (상하이) 리미티드 경사기능 금속 세라믹 복합재료 및 그 제조방법
CN107805728A (zh) * 2017-10-30 2018-03-16 武汉酷睿科技有限公司 一种具有多层次梯度结构的功能梯度铝基复合材料及其制备方法
CN109112337A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 沈阳理工大学 石墨烯和碳化硅混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN109468504A (zh) * 2018-11-21 2019-03-15 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种耐腐蚀汽车轻量化铝型材
CN109759596A (zh) * 2019-02-02 2019-05-17 中南大学 一种异质梯度复合材料及其制备方法
RU2721109C1 (ru) * 2019-10-29 2020-05-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Способ аддитивного производства изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов с функционально-градиентной структурой
CN113462938A (zh) * 2021-07-16 2021-10-01 合肥工业大学 一种高强度梯度微合金化铝合金材料的制备方法
EP3957618A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-23 Ivoclar Vivadent AG Aluminiumoxid-keramikmaterial
CN114318041A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 南京理工大学 一种具有尺寸梯度SiC颗粒增强铝基复合棒材及其制备方法
CN115679141A (zh) * 2022-11-03 2023-02-03 上海交通大学 一种层状分布陶瓷增强铝复合材料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX365368B (es) * 2012-09-27 2019-05-30 Allomet Corp Métodos para formar un artículo metálico o de cerámica que tiene una composición nueva de material graduado funcionalmente y artículos que contienen este material.

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK209686D0 (da) * 1985-05-06 1986-05-06 Univ California Materialer, der indeholder bor, carbid og reaktionsdygtigt metal saasom aluminium samt fremgangsmaade til deres fremstilling
JP2002309323A (ja) * 2001-04-12 2002-10-23 Toyama Prefecture 低融点金属及び酸化物系セラミックスの傾斜機能材料及びその製造方法
KR20150143278A (ko) * 2014-06-13 2015-12-23 에버디스플레이 옵트로닉스 (상하이) 리미티드 경사기능 금속 세라믹 복합재료 및 그 제조방법
CN107805728A (zh) * 2017-10-30 2018-03-16 武汉酷睿科技有限公司 一种具有多层次梯度结构的功能梯度铝基复合材料及其制备方法
CN109112337A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 沈阳理工大学 石墨烯和碳化硅混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN109468504A (zh) * 2018-11-21 2019-03-15 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种耐腐蚀汽车轻量化铝型材
CN109759596A (zh) * 2019-02-02 2019-05-17 中南大学 一种异质梯度复合材料及其制备方法
RU2721109C1 (ru) * 2019-10-29 2020-05-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Способ аддитивного производства изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов с функционально-градиентной структурой
EP3957618A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-23 Ivoclar Vivadent AG Aluminiumoxid-keramikmaterial
CN113462938A (zh) * 2021-07-16 2021-10-01 合肥工业大学 一种高强度梯度微合金化铝合金材料的制备方法
CN114318041A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 南京理工大学 一种具有尺寸梯度SiC颗粒增强铝基复合棒材及其制备方法
CN115679141A (zh) * 2022-11-03 2023-02-03 上海交通大学 一种层状分布陶瓷增强铝复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响;石文超等;粉末冶金工业;第23卷(第1期);46-51页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116136004A (zh) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Min Effects of volume fraction of SiC particles on mechanical properties of SiC/Al composites
CN108080644B (zh) 一种高强韧化金属基复合材料的粉末冶金制备方法
CN108085524B (zh) 一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法
US7097807B1 (en) Nanocrystalline aluminum alloy metal matrix composites, and production methods
CN107012355B (zh) 一种单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法
Javdani et al. Microstructural and mechanical behavior of blended powder semisolid formed Al7075/B4C composites under different experimental conditions
CN111500911A (zh) 一种高强韧纳米增强金属基复合材料的制备方法
CN109504869B (zh) 一种具有仿生多级结构的金属基纳米复合材料及其制备方法
Zhang et al. Influence of deformation parameters and network structure to the microstructure evolution and flow stress of TiBw/Ti64 composite
Al-Alimi et al. Development of metal matrix composites and related forming techniques by direct recycling of light metals: A review
Zhang et al. The dynamic properties of SiCp/Al composites fabricated by spark plasma sintering with powders prepared by mechanical alloying process
CN114318039B (zh) 三峰晶粒结构金属基复合材料的元素合金化制备方法
CN116136004B (zh) 一种梯度式多层级结构的铝基复合材料
Manohar et al. Effect of processing parameters on mechanical properties of Al7175/Boron Carbide (B4C) composite fabricated by powder metallurgy techniques
CN113182521A (zh) 一种Ti2AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料及其制备方法
Yan et al. Effects of hot-rolling reduction on microstructure and mechanical properties of GNPs/Ti composites
Essam et al. Fabrication of tungsten heavy alloy long rods by warm powder extrusion and vacuum sintering
CN109108288B (zh) 一种粉末注射成形制备空心球金属基轻质复合材料的方法
Omidi et al. Microstructural and tribological properties of nanostructured Al6061-CNT produced by mechanical milling and extrusion
Liu et al. Optimization of the microstructure and mechanical properties of heterogeneous Al-Al2O3 nanocomposites
Seth et al. Studies on the effect of processing parameters on microstructure and properties of magnesium compacts prepared via powder metallurgy
Hadi et al. Investigation on the properties of high pressure torsion (HPT) processed Al/B4C composite
CN113234952B (zh) 一种类砖砌式仿生复合制备陶瓷增强铝基复合材料
CN115679141A (zh) 一种层状分布陶瓷增强铝复合材料的制备方法
CN114888289A (zh) 一种梯度钛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