[发明专利]一种金属复合材料的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料的制备工艺，尤其涉及硼纤维增强铝基和钨丝增强镍基的复合材料的制备工艺。

背景技术

金属复合材料，可以发挥组元材料各自的优势，实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，它既可以替代进口并填补国内空白，又具有广阔应用范围，具有很好的经济效益和社会效益，容易获得方方面面的扶持和帮助。如发展不锈钢复合材料就一直是国家发改委、科技部积极支持、倡导的高科技项目。常见的金属复合材料主要有以下几类：①氧化物基金属陶瓷，以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。②碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。

传统的增强纤维复合材料采用扩散结合的加工工艺，在扩散结合工艺中增强纤维与基体的湿润问题容易解决，而且在热压时可通过控制工艺参数的办法来控制界面反应。因此，在金属基复合材料的早期生产中大量采用扩散结合工艺。但是该种工艺相对复杂，封装操作复杂、成本较高。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种金属复合材料的制备工艺，在保证增强纤维与基体的润湿性的同时，简化了加工步骤，能够显著降低生产成本。

本发明提供了一种金属复合材料的制备工艺，所述金属复合材料包括增强纤维和基体，包括以下步骤：

A)增强纤维的排布，将增强纤维和基体根据不同需要进行合理的排布；

B)复合材料的叠合，将排布好的复合材料进行层层叠加；

C)复合材料的真空封装，将叠加好的复合材料封装于预置的真空包装模具中；

D)热压，对真空包装中的复合材料加热加压。

优先地，所述增强纤维和基体分别采用硼纤维和铝基。

优先地，所述增强纤维和基体分别采用钨丝和镍基。

优先地，其中步骤A)进一步包括，将排布好的增强纤维进行切割，切成所需形状。

优先地，其中步骤D)所述热压包括：D1)将复合材料加热至500-600℃；D2)保持步骤D1)温度，并加压至50-70MPa。

优先地，其中步骤D2)保持时间在0.5-2.5小时。

本发明揭示的金属复合材料的制备工艺，采用预置的真空包装模具，极大的简化增强纤维的排布步骤，既保证了增强纤维与基体的润湿性，又提高了工作效率，能够显著降低生产成本。

附图说明

图1是本发明所述制备工艺的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例中的制备工艺是传统扩散结合工艺的一种改进。在一定的温度和压力下，把新鲜清洁表面的相同或不相同的金属原子，通过互相扩散而连接在一起。

在本发明实施例中，增强纤维与基体的结合有四个关键步骤：

A)增强纤维的排布，将增强纤维和基体根据不同需要进行合理的排布；

B)复合材料的叠合，将排布好的复合材料进行层层叠加。

C)复合材料的真空封装，将叠加好的复合材料封装于预置的真空包装模具中；

D)热压，对真空包装中的复合材料加热加压。

具体为，首先将增强纤维和基体根据不同需要交叉排布，然后将交叉排布的增强纤维和基体进行叠加，并装入预先制作好的真空包装模具中，将封装好的叠层在真空或保护气氛下直接放入热压模或平板进行热压合。为了保证性能符合要求，热压过程中要控制好热压工艺参数。热压工艺参数主要为：热压温度、压力和时间。在真空热压炉中制备硼纤维增强铝的热压板材时，温度控制在铝的熔点温度以下，一般为500-600℃，压力为50-70MPa，热压时间控制在0.5-2.5小时。

另外，采用本发明加工工艺制备的金属基复合材料还可以采用热轧和热挤压、接拔的二次加丁方式进行再加工，也可以来用超塑性加工方式进行成型加工。

本发明揭示的金属复合材料的制备工艺，采用预置的真空包装模具，极大的简化增强纤维的排布步骤，既保证了增强纤维与基体的润湿性，又提高了工作效率，能够显著降低生产成本。尤其适合硼纤维增强铝基和钨丝增强镍基的复合材料的制备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。