[发明专利]铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基复合材料的制备方法，尤其涉及一种铝基复合材料的制备方法。

背景技术

金属基复合材料具有重量轻，比强度高、比刚度高和耐磨性好等优异的物理性能和力学性能，将在航空航天、军事领域及汽车等行业越来越得到广泛的应用。其中颗粒增强金属基复合材料具有成本低，制备工艺简单等特点，已经逐渐成为国内外金属基复合材料领域的研究重点。

铝基复合材料具有高的比强度、比刚度、比弹性模量，同时还具有较好的耐磨、耐高温性能，因此受到了广泛的关注。常用的颗粒增强铝基复合材料制备技术有粉末冶金法和铸造法两种工艺。但粉末冶金法的工艺设备复杂、成本偏高，不易制备大体积和形状复杂的零件。而且在生产过程中存在粉末燃烧和爆炸等危险。铸造法工艺简单，操作方便，可以生产大体积的复合材料(可到达500kg)，设备投入少，生产成本低，适宜大规模生产。

颗粒增强铝基复合材料的性能与增强颗粒的尺寸有很大关系，广泛使用的颗粒大都在3μm至30μm之间。研究表明，增强颗粒尺寸越小，则增强效果越好，这是因为小颗粒不仅自身很少存在结构缺陷，而且其周围还具有更高的热错配位错密度。纳米颗粒对铝基金属表现出良好的强化作用，但因细小颗粒易于团聚，因而使其增强效果大为降低。因此，解决纳米颗粒在铝基复合材料的分散问题成为铝基复合材料研究的重点。

高能超声法是一种将纳米颗粒分散至铝合金熔体的有效方法。高能超声法的原理是利用超声波在铝合金熔体中产生的声空化效应和声流效应所引起的力学效应中的搅拌、分散、除气等来促进纳米颗粒混入铝合金熔体，改善纳米颗粒与铝合金熔体间的润湿性，迫使纳米颗粒在铝合金熔体中均匀分散。高能超声法是是一种工艺简便、成本低廉的颗粒增强铝基复合材料的制备方法。然而高能超声法为一种微观的分散方法，因此在分散过程中碳化硅纳米颗粒易浮在铝合金的表面，不易均匀分散至整个铝合金中。最终得到的铝基复合材料中碳化硅颗粒整体上分散不均匀，部分区域碳化硅颗粒密度较大，部分区域碳化硅颗粒密度较小，难以达到一种宏观的均匀分散。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种纳米颗粒均匀分散地铝基复合材料的制备方法。

本发明提供一种铝基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一半固态的铝基金属；搅拌上述半固态铝基金属，并加入纳米颗粒，得到半固态混合浆料；将上述半固态混合浆料升温至液态得到液态的混合浆料；高能超声处理该液态的混合浆料；冷却该液态的混合浆料，得到一铝基复合材料。

相较于现有技术，本发明提供的铝基复合材料的制备方法中将纳米颗粒加入半固态铝合金，并搅拌半固态铝合金，铝合金在半固态下粘度较大，利用搅拌作用产生的漩涡将纳米颗粒带入到整个半固态铝合金得到铝基复合材料，然后在液态下对铝基复合材料施加高能超声处理，以此将纳米颗粒均匀统一地分散到整个铝基复合材料中。

附图说明

图1是本发明提供的铝基复合材料的制备方法的流程图。

图2是本发明提供的重量百分比为0.5％的SiC/ADC12铝基复合材料的扫描电镜图片。

图3是本发明提供的重量百分比为1.5％的SiC/ADC12铝基复合材料的透射电镜图片。

图4是本发明提供的重量百分比为2.0％的SiC/ADC12铝基复合材料的扫描电镜图片。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供一种铝基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S10，提供一半固态的铝基金属。

所述铝基金属的材料可以为纯铝或铝合金。所述铝合金由铝和其他金属组成。所述其他金属可为铜、硅、镁、锌、锰、镍、铁、钛、铬及锂等元素的一种或多种组成。

所述半固态铝基金属的制备方法可为加热固态的铝基金属的方法，其具体包括两个方法，方法一，加热固态的铝基金属直接至半固态得到半固态的铝基金属，方法二，先将固态的铝基金属加热至液态，再降温至半固态，从而得到半固态的铝基金属。方法一中所述半固态铝基金属的制备方法具体包括以下步骤：

步骤S101，提供一固态的铝基金属。该铝基金属可以是纯铝颗粒、铝合金颗粒或铝合金铸锭。所述铝基金属可置于一石墨陶土坩埚或不锈钢容器。