[发明专利]一种粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料。采用微细球形铝粉和SiC颗粒为原料，所制得的粉末挤压成型制备的SiCp/Al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，随着SiC颗粒体积分数的增加，更多的SiC颗粒在挤压过程中发生碎裂，复合材料内部的空洞增多，拉伸断口中的韧窝数量减少、深度变浅，韧性断裂特征明显减少，塑性变差。复合材料的布氏硬度从76HB升高到103HB。但强度降低，伸长率明显下降。复合材料的相对密度和热膨胀系数降低，热导率增大。本发明能够为制备高性能的SiCp/Al复合材料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材料，尤其涉及一种粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料。

背景技术

粉末挤压成形是依靠冲头的压力，将压模中的金属粉末通过与其制品横截面尺寸和形状相同的挤压模而挤成致密棒材或零件的粉末成形方法。在挤压过程中，压模中的金属粉末除受到冲头的正压力外，还受到模壁的侧压力和摩擦力的作用。随着冲头的向下移动，压模中的粉末被逐渐压实，最后通过挤压模挤出。

铝基碳化硅材料充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料的制备原料包括：纯度为99.8%，粒径为10μm的微细球形铝粉和纯度为98.5%，粒径为12μm的SiC颗粒。

粉末挤压成型制备的SiCp/Al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，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后进行制粒。将制好的粉末加至挤压成型机中进行压制成形，随后放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结，烧结温度为1130℃，保温时间为90min。

粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料的检测步骤为：拉伸性能采用INS338型力学试验机上进行，显微组织采用JSM560型扫描电镜观察，成分分析采用ED2型能谱仪分析，热膨胀系数采用NET402C型热膨胀仪测量，热扩散率采用Ante30S2型热导仪测量，硬度采用HBR187型电动布氏硬度计测试，密度采用阿基米德排水法测定。

所述的粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料，随着SiC颗粒体积分数的增加，更多的SiC颗粒在挤压过程中发生碎裂，复合材料内部的空洞增多，拉伸断口中的韧窝数量减少、深度变浅，韧性断裂特征明显减少，塑性变差。

所述的粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料的布氏硬度从76HB升高到103HB。但强度降低，伸长率明显下降。

所述的粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料的相对密度和热膨胀系数降低，热导率增大。

本发明的有益效果是：

采用微细球形铝粉和SiC颗粒为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、挤压成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料。其中，随着SiC颗粒体积分数的增加，更多的SiC颗粒在挤压过程中发生碎裂，复合材料的布氏硬度从76HB升高到103HB，相对密度和热膨胀系数降低，热导率增大。所制得的粉末挤压成型制备的SiCp/Al复合材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的SiCp/Al复合材料提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：