[发明专利]一种高耐磨层状钛铝/铝硅复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种高耐磨层状钛铝/铝硅复合材料的制备方法。

背景技术：

金属基复合材料(MMCs)自20世纪60年代问世以来就以其优良的性能引发了人们的普遍关注。与其他材料相比，MMCs具有高比模量、高比强度、抗高温蠕变性能好、耐磨性能好、耐热性好、热膨胀系数低等优点，广泛应用于航空航天、武器装备、汽车、电子信息等诸多领域。金属基复合材料大致上可以分为连续纤维增强(长纤维、金属丝等)、非连续体增强(包括颗粒、短纤维和晶须等)和层叠复合三大类。金属基体包括铝、镁、钛等轻金属及其合金、高温合金以及金属间化合物等。

在传统的金属基复合材料中，连续增强体增强金属基复合材料性能优良，但纤维类增强体价格昂贵、制备工艺较为复杂，且制备出的复合材料性能各向异性明显，所以在实际应用中收到了较大的限制；非连续增强体增强金属基复合材料则具有性能各向同性、增强体总类多、基体可选择范围宽等优点，且制备工艺相对简单，可借助传统金属生产和加工工艺进行制备及二次加工，所以受到了大量研究者的亲睐。铝基复合材料作为金属基复合材料的一个重要分支，是目前发展较为迅速且成熟的。目前常见的铝基复合材料增强体为碳纤维、晶须以及SiC、Al2O3等陶瓷颗粒，这些增强体通常在复合材料里占据较高的体积分数，同时复合材料难以兼具优良的力学性能、物理性能以及低密度等特点，所以需要研究新的增强体增强铝基复合材料。

鳞片石墨为天然显晶质石墨，其形似鱼磷状，属六方晶系，呈层状结构，具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。鳞片石墨是一种层状结构的天然固体润滑剂，资源丰富且价格便宜。

中国专利(CN201510025803.7)公开了一种双层钛铝/铝硅复合材料及其制备方法和应用。其包括钛铝合金层、铝硅合金层以及位于钛铝合金层与铝硅合金层之间的过渡层。其制备方法为首先在高温高压下由铝粉和钛粉粉末烧结制成钛铝合金基体，然后在较低的温度和较高的压力下，再将预先混合好的铝粉和硅粉，与易少杰成型的钛铝基材放置在模具内进行第二次烧结，得到双层复合结构的钛铝/铝硅复合材料，其制备方法简单，界面结合性能良好，可用作电子封装材料。但是其耐磨性能较差，减震性能不好，强度低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种一种高耐磨层状钛铝/铝硅复合材料的制备方法，该方法制得的复合材料耐磨性能好，减震性能优异，强度大，抗冲击性能好，热膨胀系数小，导热性能佳，且制备方法简单，对设备要求低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高耐磨层状钛铝/铝硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)铝硅合金在高纯氩气气体氛围下，利用气雾化设备雾化成粉末，并与镀镍处理后的鳞片石墨放入混料罐中混合均匀制成混合粉末；

(2)将混合粉末装入钢制包套内，使用双向压机经过预压、真空除气、真空热压，制得鳞片石墨改性的铝硅合金坯；

(3)将镀镍后的鳞片石墨、铝粉、钛粉混合均匀后装入钢制包套内，使用双向压机经过预压、真空除气、真空热压，制得鳞片石墨改性的铝钛合金坯；

(4)向步骤(2)制得的鳞片石墨改性的铝硅合金坯的表面覆盖一层铝粉，然后把步骤(3)制得的鳞片石墨改性的铝钛合金坯覆盖在铝粉上面，依次进行真空热压烧结、真空退火处理，得到高耐磨层状钛铝/铝硅复合材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述铝硅合金，按重量百分比计，各成分含量为：硅9-14wt.％，铜1-5wt.％，镁0.5-2.5wt.％，锡0.1-1.5wt.％，余量为铝。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述鳞片石墨改性的铝硅合金坯中，铝硅合金的重量百分比为30-65wt.％，鳞片石墨的重量百分比为35-70wt.％。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述雾化温度为580-660℃，雾化后的粉末粒度为200-800目。