[发明专利]一种纳米SiO2增强铝基复合材料的制备方法

说明书

一种纳米SiO₂增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)混粉：将铝基体粉末与纳米SiO₂粉末混合得到原料粉末，所述原料粉末采用手动混合或混合机混合来混合均匀，其中，铝单质粉末或铝合金粉末的平均粒度为30～100μm，纳米SiO₂粉末的平均粒度为5～145nm，纳米SiO₂在原料粉末中的质量百分数为0.01％～5％，余量为铝基体粉末，所述铝基体粉末为铝单质粉末或铝合金粉末或铝基复合材料粉末(2)成形:将步骤(1)所得粉末压制成形，得到坯体；(3)烧结:在N₂气氛下对步骤(2)所得坯体进行烧结，烧结温度为550～660℃，保温时间为5～60min，保温完毕后随炉冷却，即继续在N₂气氛保护下缓慢冷却，冷却时间为0.5～3h，获得烧结件；(4)热处理。该制备方法工艺简单、所制备出的铝基复合材料性能较好。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料制备领域，尤其涉及一种纳米SiO₂增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

铝合金是一种低密度、高比强度的轻质材料，铝合金取代铁基、铜基零件后有利于减轻自重、节能减排，铝合金在航空航天、汽车、机械制造、船舶、化学工业等领域已经得到大量应用。例如，铝罐罐身、超音速战斗机的横梁、高压气缸、汽车悬臂构件、发动机的叶片、机壳和缸套等都广泛使用铝合金。然而，许多不仅要求轻质，而且要求高的耐磨性、低的热膨胀系数、优良的高温力学性能的工作环境中，常规的铝合金材料并不能满足实际应用需求。为了解决这个问题有技术人员利用陶瓷相来增强铝基复合材料的性能，陶瓷相增强的铝基复合材料兼具铝合金和陶瓷增强相的优势，在高速、振动、潮湿、无润滑、少润滑、要求轻质、腐蚀性气氛等恶劣情况下能保持高性能和高可靠性，具有十分广泛的工业前景。例如公告号为CN1182063A的中国发明《陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法》利用陶瓷颗粒与铝粉的复合大大提高了铝基复合材料的性能。

陶瓷相与铝基体复合的制造方法有很多如扩散结合、浸渗法、弥散混合、喷射雾化、原位复合、粉末冶金法等。其中粉末冶金法制备的复合材料增强相分布均匀，性能较高，且是一种节能节材的环保制造技术，较为适合工业应用。其中粉末冶金法时使用的陶瓷相粉末可以进一步优选纳米级粉末，纳米材料具有表面效应、小尺寸效应等独特优点，与常规材料的物理、化学性能差异明显；利用纳米颗粒与铝合金基体的良好复合效应，充分发挥基体与增强相的各自性能优势，可获得性能卓越的铝基复合材料。有公告号为CN104498752A的中国发明专利《一种微纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法》公开了一种铝合金粉与增强相粉高能球磨混合，再进行活化烧结致密化的制备方法，但此法工艺步骤相对复杂，成本较高。另外，有公告号为CN105039793A的中国发明专利《一种微纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法》公开了以铝粉末为基体，以纳米碳化硅颗粒为增强相粒子经过混合、球磨以及热压烧结步骤来强化铝基复合材料的制备方法。该制备方法虽然步骤简单，但使用的是纳米碳化硅颗粒作为陶瓷相，且所制备的铝基复合材料的性能还需要进一步增强。采用传统粉末冶金工艺，将纳米SiO₂粉体与铝合金基体粉末直接复合来增强铝基复合材料的制备方法，目前尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种工艺简单、所制备出的铝基复合材料性能较好的纳米SiO₂增强铝基复合材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种纳米SiO₂增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：