[发明专利]一种TiC-TiB2

说明书

本发明公开了一种TiC‑TiB₂增强泡沫铝材料及其制备方法，泡沫铝材料以铝为基体，以TiC‑TiB为增强相，增强相TiC‑TiB的质量含量为泡沫铝材料质量的1％～20％。其制备方法，先将原料铝加热去除吸附水分，在惰性气体保护下于800～1100℃加热熔化后，加入碳源、硼源和钛源混合料反应，得到含TiC‑TiB₂的铝熔体，之后调整铝熔体温度至660～740℃，再以500～1200rpm的速度搅拌2～15min，保温10～30min；之后在搅拌状态下加入泡剂，并以1500～3000rpm的转速高速搅拌20～90s，然后将其倒入经过预热的模具中，在650～700℃保温发泡2～10min，得到充分发泡的泡沫铝，冷却至室温即得到所有制取的TiC‑TiB₂增强泡沫铝材料。所制备的TiC‑TiB₂增强泡沫铝材料，在保持泡沫铝轻质和韧性好的前提下大大提高了圧缩强度。

技术领域

本发明属于泡沫铝材料领域，特别涉及一种增强泡沫铝材料及其制备方法。

背景技术

泡沫铝是由铝基体和气孔组成的一种新型结构与功能一体化材料。作为结构材料，泡沫铝具有质量轻、密度小、高比强度和大刚度等特点；作为功能材料，泡沫铝具有吸声、隔声、吸能、减震、隔热、阻尼、电磁屏蔽等多种优异特性。因此，泡沫铝在机械、电子、建筑、环保、冶金、交通运输、航空航天、国防军工等领域具有广阔的应用前景，是一种极具发展前景和开发前途的新型工程材料。经过近七十年的研究，泡沫铝的制备研究已经取得了丰硕的成果，已有少量产品应用于汽车、航空航天、交通运输等领域。随着我国航天科技的飞速发展，为满足新型航天器更轻质、更高强度、绝热等优良性能的要求，对泡沫铝材料的性能也提出了越来越高的要求。然而，目前泡沫铝材料仍以泡沫纯铝为主，其强度较低，无法满足新型航天器对高强度泡沫铝的需求，限制了泡沫铝的进一步发展和应用范围。为了提高泡沫铝的强度，科研人员开展了大量的研究工作，发现向铝熔体中添加Al₂O₃、SiC、TiB₂等陶瓷颗粒是提高其强度的重要途径。然而，由于外加陶瓷颗粒与铝熔体的润湿性差，不易加入，且结合强度低，使得泡沫铝材料的强度提高幅度有限。因此，如何在保持泡沫铝轻质特性的前提下，提高泡沫铝材料的强度是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有泡沫铝材料存在的不足，提出一种TiC-TiB₂增强泡沫铝材料及其制备方法，以实现在保持泡沫铝轻质特性的前提下，提高泡沫铝材料的强度，拓宽其应用范围。

本发明提供的TiC-TiB₂增强泡沫铝材料，以铝为基体，以TiC-TiB为增强相，其中增强相TiC-TiB的质量含量为泡沫铝材料质量的1％～20％。

本发明提供的TiC-TiB₂增强泡沫铝材料，可通过包括以下工艺步骤的方法进行制备：

(1)配料

根据TiC-TiB₂增强泡沫铝材料中的成分元素比，换算出作为原料的铝或铝合金、碳源、硼源、钛源的用量比进行配料；

(2)熔炼

将铝或铝合金置于加热炉中预热去除吸附的水分和气体后，在惰性气体保护下于800～1100℃加热使铝或铝合金全部熔化，然后加入碳源、硼源和钛源的混合料反应制备含TiC-TiB₂的铝熔体，所述钛源、碳源、硼源的质量加入量为使制备的泡沫铝材料中含有1％～20％的TiC-TiB₂(即TiC-TiB₂占泡沫铝总质量分数的1％～20％)，充分反应后，调整铝熔体温度至660～740℃，再以500～1200rpm的速度搅拌2～15min，保温10～30min；

(3)发泡