[发明专利]利用原子堆积理论和低压加压法制备颗粒与纤维强化Al基合金复合材料的方法

权利要求书

1.利用原子堆积理论和低压加压法制备颗粒与纤维强化Al基合金复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.构建原子堆积理论模型，采用尺寸相同的微米级或纳米级强化颗粒和Al粒子按照比例混合，将每个Al粒子与强化颗粒视为一个原子，理想状态下，Al粒子与强化颗粒通过球磨混合后均一分布，将混合后的粉末视为一个简单立方晶胞或面心立方晶胞；

S2.根据简单立方晶胞或面心立方晶胞的原子占有率计算对应的空隙率即为纤维添加量；

S3.计算纤维与强化颗粒的添加比例，纤维：

S4.根据步骤S3中确定的强化颗粒、纤维和Al粒子的添加比例，采用低压加压法制备Al基合金复合材料；微米级强化颗粒和Al粒子的混合比为1:1时构建为简单立方晶胞，纤维与微米级强化颗粒的添加体积百分数比例为1.5<f/p<3；

纳米级强化颗粒和Al粒子的混合比为1:3时构建为面心立方晶胞，纤维与纳米级强化颗粒的添加体积百分数比例为1.41≤f/p≤1.5。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：向装有一定量的乙醇的烧杯中加入粘合剂聚乙烯乙二醇，通过原子堆积建模，使用球磨混合Al粒子与微米级或纳米级强化颗粒，将PEG、Al粒子与微米级或纳米级强化颗粒通过磁力搅拌器使混合液形成漩涡搅拌，将纤维浸泡在上述混合液中，30分钟后取出，然后将混合试料放入模具内压缩成型，在温度773K的电炉内加热使PEG分解后取出，得到陶瓷胚体；通过高周波加热器加热到使Al-基合金完全熔化，从模具上方加入Ar气体到液体合金表面，使熔化的Al-基合金渗透到陶瓷胚体中，当液体合金与Al粒子接触后，Al粒子立即熔化，当液体合金从模具口中缓慢流出后停止加压，此时压力为0.2-0.6Mpa，待冷却后得到MMC试料；其中，微米级强化颗粒与Al粒子的体积比例为1：1，纤维与微米级强化颗粒的添加量体积百分数比例为1.85；纳米级强化颗粒与Al粒子的体积比例为1：3，纤维与纳米级强化颗粒的添加量体积百分数比例为1.41≤f/p≤1.5。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微米级或纳米级强化颗粒为氧化铝，碳化硅或碳颗粒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纤维为氧化铝，碳化硅或碳纤维。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纤维为短纤维且短纤维尺寸为强化颗粒的一半。