[发明专利]一种三维网状金属基钛硅碳复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种三维网状金属基钛硅碳复合材料的制备方法，包括步骤：1）将铝合金块体材料放入甩带机中加热至铝块处于熔融状态，利用气压差，在高速旋转的铜轮上进行冷却凝固，形成细晶铝薄带；2）将铝合金薄带剪成薄片，根据选取的钛硅碳预制件的孔隙率计算出所需铝薄片的质量；3）将所述钛硅碳预制件放入刚玉坩埚中采用埋粉法用铝合金薄带进行铺埋；4）放入真空热压炉中，以1~30℃/min的升温速度升温至500~1500℃，保温0.1~5h后随炉冷却。本发明可制备出致密度超过92.5%的三维网状金属基钛硅碳复合材料，工艺简单、成本低，对实验设备要求低，利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及铝基陶瓷复合材料的制备领域，具体涉及一种力学性能较好的三维网状金属基钛硅碳复合材料的制备方法。

背景技术

铝合金为Al-Mg-Si系合金，Al-Mg-Si系铝合金可通过热处理进行强化，并具有密度低、塑性好、耐腐性好等特点，被广泛应用在轨道交通、汽车工业及轻工业等领域。但是随着技术的发展以及人们对材料的要求日益提高，铝合金的力学性能、耐磨性能相对较差等缺点限制了它的发展。钛硅碳是一种典型的MAX相化合物，它兼具了陶瓷和金属材料的优点，包括质轻、热稳定性和化学稳定性好，良机械加工性和耐热冲击性，耐磨以及自润滑性等优点。将上述两种材料复合，可以显著提高铝合金的力学性能和耐磨性能。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题包括：无压熔渗工艺对生产设备要求低，经甩带处理后的铝合金薄带较铝合金块体在润湿性方面有了很大的提升，从而降低了铝合金的熔渗温度，节约生产成本，并且所制备的产品致密度很高，对预制件孔隙率没有限制，适用性强。

本发明可通过如下技术方案实现：

一种三维网状金属基钛硅碳复合材料的制备方法， 包括步骤：

1）将铝合金块体材料放入甩带机中加热至铝块处于熔融状态，利用气压差，在高速旋转的铜轮上进行冷却凝固，形成细晶铝薄带；

2）将铝合金薄带剪成薄片，根据选取的钛硅碳预制件的孔隙率计算出所需铝薄片的质量；

3）将所述钛硅碳预制件放入刚玉坩埚中采用埋粉法用铝合金薄带进行铺埋；

4）放入真空热压炉中，待炉内呈高真空状态时，以1~30℃/min的升温速度升温至500~1500℃，保温0.1~5h后随炉冷却。

进一步地，所述步骤3）具体包括：

将一部分铝薄片铺满刚玉坩埚底部，再将钛硅碳预制件放于刚玉坩埚，最后用剩下的铝薄片将骨架完全盖满。

进一步地，所述钛硅碳预制件的孔隙率为20 %~60 %。

进一步地，步骤1）中，所述的气压差为0.01~0.1 MPa。

进一步地，步骤1）中，所述铜轮的旋转线速度为10~50m/s。

本发明将经甩带法制备的铝合金薄带作为熔渗材料，采用埋粉法将多孔钛硅碳陶瓷预制件埋入铝合金薄带中，制备出三维网状钛硅碳增强铝基复合材料。所制备出的高致密度三维网状钛硅碳增强铝基复合材料力学性能较单一材料有明显提高。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）经甩带法制备成铝合金薄带后，材料的熔点下降且润湿性明显增强。

（2）生产设备简单，烧结工艺简单。

（3）对预制件孔隙率限制少，不同孔隙率的预制件均能得到高致密度的三维网状钛硅碳增强铝基复合材料，说明该工艺稳定，利于产品的批量化生产。

附图说明

图1本发明实施例的三维网状钛硅碳增强铝基复合材料的压缩曲线图。