[发明专利]一种用真空压力浸渗法制备网状结构铝基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝基复合材料领域；具体涉及一种用真空压力浸渗法制备网状结构铝基复合材料的方法。

背景技术

铝基复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度、耐热、耐磨、尺寸稳定性好、热膨胀系数低等诸多优点，在航空、航天、电子和汽车领域具有广阔的应用前景。

通常，采用挤压铸造法和粉末冶金法制备铝基复合材料。

挤压铸造法常存在因预制块内空气排出不畅导致浸渗困难，浸渗不透或有夹铝带产生的问题。

粉末冶金法制备的复合材料致密度不高，通常需要经过热挤压或者热轧制二次变形。

传统铝基复合材料通常指增强相均匀分布于基体中的复合材料，这种复合材料由于增强相的存在，将基体分割成许多小区域，限制了基体塑性的发挥，因而复合材料通常表现出高比刚度、高比强度，低的塑性和韧性。

发明内容

本发明采用真空浸渗的方法以解决挤压铸造法带来的浸渗困难、浸渗不透或有夹铝带产生的问题。其次本发明采用真空浸渗同时加压的方法解决粉末冶金法带来的复合材料致密度不高的问题。再次本发明通过改变增强相在基体中的分布方式，即由网状分布代替均匀分布，解决传统铝基复合材料塑性低、韧性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的用真空压力浸渗法制备网状结构铝基复合材料的方法是按下述步骤进行的：

步骤一、将晶须或者纤维酸洗后用纯净蒸馏水清洗至中性，然后加入硅胶溶液；

步骤二、然后导入铝合金模具中冷压得到预制块；

步骤三、将步骤二获得的预制块自然干燥后烧结；

步骤四、然后放入石墨模具，在将铝合金块体放在预制块之上，真空压力浸渗；即获得铝基复合材料。

进一步限定：

步骤一晶须和纤维的掺入量为10％(体积)～30％(体积)。

步骤一所述晶须的直径为(0.1～0.8)μm，长度为(20～50)μm；

步骤一所述纤维直径10μm～1000μm，长度为1毫米～1厘米。

步骤一所述硅胶溶液的质量百分浓度为10％～50％，每克晶须或纤维用(10～30)mL硅胶溶液。

步骤一用质量百分比为5％～20％的HF进行酸洗。

步骤二中冷压压力为(5～30)MPa，保压时间为(0.5～3)h,压制时间0.5～3h。冷压的目的是使多余的水分和硅胶液流出。

步骤三中自然干燥时间为(24～72)小时，

步骤三中烧结过程如下：以(1～5)℃/min速度升温至(100～200)℃烧结(5～24)小时，再以(6～10)℃/min速度升温至(350～450)℃烧结(5～24)小时，然后以(11～20)℃/min速度升温至(800～850)℃烧结(5～24)小时。

步骤四中真空压力浸渗的过程如下：放入真空热压炉内，先抽真空，加热到铝合金的熔化温度800℃～900℃，进行浸渗，其中浸渗压力为50MPa～100MPa，浸渗时间为10min～60min使铝合金熔液充分渗入到预制块中，浸渗结束后将压力降至20MPa～50MPa后，保温保压0.5h～2h。

本发明所制备复合材料强度和塑性、韧性综合性能高，且工艺简单，容易操作，制备周期短，反应周期缩短一半，成本低，所需成本能节约40％。

附图说明

图1是具体实施方式一所述方法制备的网状结构铝基复合材料的SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的用真空压力浸渗法制备网状结构铝基复合材料的方法是按下述步骤进行的：

步骤一、按照设计的体积分数10％，称取晶须，用质量百分比为10％的HF酸洗后用纯净蒸馏水清洗至中性，然后加入硅胶溶液的质量百分比浓度为10％，每克晶须用10mL硅胶溶液；

步骤一所述晶须的直径平均为0.5μm，长度平均为50μm；

步骤二、然后放入铝合金模具中冷压，其中，冷压压力为5MPa，保压时间为2h，压制时间为2h，得到预制块；

步骤三、将步骤二获得的预制块自然干燥48小时，以5℃/min速度升温至150℃烧结12小时，再以10℃/min速度升温至400℃烧结12小时，然后以20℃/min速度升温至800℃烧结24小时；