[发明专利]一种50%Sip/6061Al复合材料

说明书

为了改善Al合金的硬度、耐磨性，研制了一种50%Sip/6061Al复合材料。采用气雾化6061Al合金粉、Si粉为原料，所制得的50%Sip/6061Al复合材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，Si粉和6061Al合金粉末的球磨能够得到复合要求的50%Sip/6061Al复合粉体，Si颗粒镶嵌于6061Al合金基体中，并能够在复合粉体中均匀分布。断裂时Si相全部解理断裂，Sip/Al界面结合强度高。本发明能够为制备高性能的6061Al合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金复合材料，尤其涉及一种50%Sip/6061Al复合材料。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

6061铝合金是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度虽不能与2XXX系或7XXX系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。

发明内容

本发明的目的是为了改善Al合金的硬度、耐磨性，设计了一种50%Sip/6061Al复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

50%Sip/6061Al复合材料的制备原料包括：平均粒度为35μm的气雾化6061Al合金粉，平均粒度为18μm的Si粉。

50%Sip/6061Al复合材料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径20mm的硬质合金球，球磨时间为32h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为90min。当炉内温度达到烧结温度后充入氩气进行低压处理以减少Ni的损失和降低孔隙率，低压压力为1MPa，保压90min。

50%Sip/6061Al复合材料的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，抗弯强度采用C510型微机控制电子万能试验机测定，断口形貌采用S80型冷场发射扫描电镜观察，复合材料硬度采用HB30A型布氏硬度计测定，线热膨胀系数采用TM402型热机械分析仪测试，显微组织采用MR500大型金相显微镜和S80型冷场发射扫描电镜观察，元素分布采用Oxford型能谱仪分析，物相组成采用D250型X射线衍射仪测定。

所述的50%Sip/6061Al复合材料，Si粉和6061Al合金粉末的球磨能够得到复合要求的50%Sip/6061Al复合粉体，其中，Si颗粒镶嵌于6061Al合金基体中，并能够在复合粉体中均匀分布。

所述的50%Sip/6061Al复合材料，700℃下烧结制备的复合材料主要含Al和Si，并含有少量的Al2O3杂质。Si相在Al合金基体中分布均匀，界面清晰，部分Si颗粒相互连接形成较粗大的Si晶区，在Al合金基体中形成半连续的骨架。

所述的50%Sip/6061Al复合材料，其断裂时Si相全部解理断裂，Sip/Al界面结合强度高。

本发明的有益效果是：