CN1932053A - 一种铝基复合材料的工业化制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝基复合材料的工业化制备工艺，包括原料的混合和铸造，其特征在于：(1)将颗粒直径1～20微米的陶瓷颗粒与纯铝或铝合金粉末充分混合均匀，其中陶瓷颗粒的体积含量为5～30％，纯铝或铝合金粉末的体积含量70～95％；(2)将混合均匀的粉末加热到铝的熔点以上使铝熔化，再进行铸造。本发明先将原料在固态下混合均匀，然后加热到铝熔化的温度以上使之成为混合均匀的液态，再进行铸造，产品致密度高，成型容易，克服了现有技术产品难成型、复合材料致密度低、陶瓷颗粒在金属中的分布不均匀等缺陷，工艺简单，适合于工业化生产。

Description

一种铝基复合材料的工业化制备工艺
所属技术领域
本发明提供一种铝基复合材料的工业化制备工艺，属于新材料制备技术领域。
技术背景
金属基复合材料具有高的比强度、比模量与比刚度，良好的高温性能与耐磨性、尺寸稳定，热膨胀系数小并可调整等一系列性能优势。目前这种材料特别是其中的铝基复合材料已经在航空航天、军工、能源、汽车等工业方面得到了应用。从发展趋势来看，这种材料的应用范围会随着其制备技术的不断成熟与成本的不断下降从以高科技领域应用为主向普通工业与民用方向转化。
事实上，限制铝基复合材料广泛应用的主要原因是在很长的一个时期这种材料的制备技术难以满足大规模生产的需要，因此材料制备技术的发展与突破是解决这一问题的关键。目前流行的方法包括挤压铸造法、粉末冶金法和液态搅拌法等。从目前的这些制造方法上分析，挤压铸造法对增强相的体积分数控制比较困难，而且工艺过程比较复杂难以适应大规模生产的需要；普通的粉末冶金法由于是在固态下成型，产品的形状受到一定的限制而且也不利于大规模生产；液态搅拌法所面临的主要困难则是增强相分布均匀性的问题。而金属基复合材料的性能在很大程度上取决于其中的增强相在基体中的分布情况，只有当增强相在基体中均匀分布时才能起到最佳的增强效果。从这个意义上讲，在材料制备技术方面的突破使其能够满足工业化生产的需要是使这种材料获得进一步应用的前提，因而具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、能够满足工业化生产需要的铝基复合材料制备工艺。其技术内容为：
一种铝基复合材料的工业化制备工艺，包括原料的混合和铸造，其特征在于：(1)将颗粒直径1～20微米的陶瓷颗粒与纯铝或铝合金粉末充分混合均匀，其中陶瓷颗粒的体积含量为5～30％，纯铝或铝合金粉末的体积含量70～95％；(2)将混合均匀的粉末加热到铝的熔点以上使铝熔化，再进行铸造。
所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，纯铝或铝合金粉末的粒度范围在10～100微米。
所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，陶瓷颗粒为碳化硅、氧化铝、氮化硅颗粒中的一种或者几种的混合。
所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，用球磨机或混料机将纯铝或铝合金粉末和陶瓷颗粒充分混合。
发明效果
本发明与现有技术相比，先将原料在固态下混合均匀，然后加热到铝熔化的温度以上使之成为混合均匀的液态，再进行铸造，产品致密度高，成型容易，克服了一般的粉末冶金方法在固态下成型、难以直接获得形状比较复杂的零件、且复合材料的致密度低、影响了材料的性能和产品质量等缺陷，也克服了采用普通的液态搅拌法、将陶瓷颗粒直接加入到液态金属中、陶瓷颗粒在金属中的分布不均匀等缺陷，工艺简单，适合于工业化生产。
具体实施方式
实施例1：采用平均粒径为20微米纯铝粉与平均粒径为10微米的碳化硅颗粒混合，其中碳化硅颗粒的体积含量占5％，混合物总质量为1千克，球磨30分钟后加热到700℃后浇铸，获得的材料取样后在扫描电镜下对其显微组织进行分析，结果表明碳化硅颗粒均匀分布在基体铝中。
实施例2：采用平均粒径为50微米铸铝109粉与平均粒径为20微米的碳化硅颗粒混合，其中碳化硅颗粒的体积含量占10％，混合物总质量为1千克，用混料机混合30分钟后加热到700℃后浇铸，获得的材料取样后在扫描电镜下对其显微组织进行分析，结果表明碳化硅颗粒均匀分布在基体铝中。
实施例3：采用平均粒径为50微米铸铝109粉与平均粒径为20微米的碳化硅颗粒混合，其中碳化硅颗粒的体积含量占20％，混合物总质量为1千克，用混料机混合30分钟后加热到700℃后浇铸，获得的材料取样后在扫描电镜下对其显微组织进行分析，结果表明碳化硅颗粒均匀分布在基体铝中。
实施例4：采用平均粒径为80微米铸铝109粉与平均粒径为5微米的氧化铝颗粒混合，其中氧化铝颗粒的体积含量占10％，混合物总质量为1千克，用混料机混合30分钟后加热到700℃后浇铸，获得的材料取样后在扫描电镜下对其显微组织进行分析，结果表明氧化铝颗粒均匀分布在基体铝中。
实施例5：采用平均粒径为80微米铸铝109粉与平均粒径为15微米的氧化铝颗粒混合，其中氧化铝颗粒的体积含量占25％，混合物总质量为1千克，用混料机混合30分钟后加热到700℃后浇铸，获得的材料取样后在扫描电镜下对其显微组织进行分析，结果表明氧化铝颗粒均匀分布在基体铝中。

Claims (4)

1、一种铝基复合材料的工业化制备工艺，包括原料的混合和铸造，其特征在于：(1)将颗粒直径1～20微米的陶瓷颗粒与纯铝或铝合金粉末充分混合均匀，其中陶瓷颗粒的体积含量为5～30％，纯铝或铝合金粉末的体积含量70～95％；(2)将混合均匀的粉末加热到铝的熔点以上使铝熔化，再进行铸造。
2、如权利要求1所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，其特征在于：纯铝或铝合金粉末的粒度范围在10～100微米。
3、如权利要求1所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，其特征在于：陶瓷颗粒为碳化硅、氧化铝、氮化硅颗粒中的一种或者几种的混合。
4、如权利要求1所述的一种铝基复合材料的工业化制备工艺，其特征在于：用球磨机或混料机将纯铝或铝合金粉末和陶瓷颗粒充分混合。
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