[发明专利]立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料

说明书

本发明提供一种立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料。本发明的立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料中，立方氮化硼的体积分数在1～40％之间可调。本发明的立方氮化硼颗粒增强的铝基复合材料制备时间短、工艺简单，生产成本低。采用本发明的块体铝基复合材料致密度高、洁净纯、具有较高的硬度。与现有技术相比，本发明的立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料，采用高压条件，氮化硼颗粒的体积分数在1～40％之间变化；复合材料的相对密度在96.33～98.51％，布氏硬度在31.65～90.24HB，热导率在181.5～198.5W·m^‑1·K^‑1；该系列参数明显高于传统方式(无压或热压)烧结。另外，该复合材料制备过程，没有发生化学反应产生第三相，而现有方案中往往会产生第三相。

相关申请

本申请是申请号为201610537757.3、申请日为2016年7月8日的中国专利申请“立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种采用高立方氮化硼增强铝基复合材料。

背景技术

铝基复合材料具有密度小、热稳定性好、导电、可设计性强等优点，在机械、电子、航空、航天、汽车等领域的应用日益广泛。其中，颗粒增强铝基复合材料因其制作成本低、原材料来源充足、综合性能好，容易实现商业生产，在工业领域前景广阔，具有较大的发展潜力。立方氮化硼(c-BN)具有仅次于金刚石的硬度、良好的热导率、低膨胀系数等优异性能，是一种理想的复合材料增强相。随着人工高压合成立方氮化硼的商业化生产，生产技术改进，使得人工合成立方氮化硼的成本降低，其使用范围逐渐涉及到材料制备的各个方面。

就复合材料来说，提高材料的致密度是提升其性能的关键要素。传统方法制备的颗粒增强铝基复合材料材料致密度较低，相对密度一般在90～95%之间，其机械硬度也偏低，影响了其应用范围。

因此，目前的铝基复合材料的密度和硬度均有待提高，目前，尚未发现有文献报道一种能够简单快捷地制备出铝基立方氮化硼复合材料并且能够将其相对密度提高到95%以上的技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料。该立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料相对密度高于95%。

具体而言，本发明提供一种立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料中，氮化硼颗粒的体积分数在1～40%之间变化；复合材料的相对密度在96.33～98.51%，布氏硬度在31.65～90.24HB，热导率在181.5～198.5W·m^-1·K^-1。

优选地，所述立方氮化硼颗粒的粒径为38～44μm，所述铝粉的平均粒径为70-80μm。

优选地，立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料通过高压烧结过程制备。

优选地，所述立方氮化硼颗粒增强铝基复合材料采用如下方法制备获得：

步骤1) 取平均粒径为70-80μm的铝粉；

步骤2）其余部分取平均粒径为38～44μm的立方氮化硼颗粒，所述立方氮化硼颗粒占总体积分数的1～40%；

步骤3）将所述铝粉与所述立方氮化硼颗粒混合均匀获得相应混合物；

步骤4）将所述混合物压制成块体；

步骤5）所压制成的块体组装在目标试块中，并对所述目标试块进行干燥处理；

步骤6）将经干燥处理后的目标试块置于立体加压装置中；

步骤7）对所述试块在加压状况下按预定烧结条件进行烧结，得到立方氮化硼增强铝基复合材料，