[发明专利]碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料及其熔铸成型制备方法

说明书

本发明公开了碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料及其熔铸成型制备方法，属于金属基复合材料及其制备技术领域，将微米级颗粒状的碳化硅气凝胶做为增强相添加进铝基体中，可得到性能特异的复合材料，其技术要点是：包括铝基体和增强相两部分，铝基体为纯铝粉，增强相为气凝胶,气凝胶为碳化硅；其质量百分比组成为：碳化硅气凝胶：0～50％，余量为铝。本发明还公开了基于所述碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料的制备方法，采用该方法所制备的碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料不仅保持了铝本身优良的强度、硬度等性能，同时也显著的降低了铝合金的导电导热性能，克服了传统粉末冶金工艺的不足，适合于碳化硅气凝胶增强铝基复合材料的大规模生产。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料及其制备技术领域，具体是碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料及其熔铸成型制备方法。

背景技术

工业纯铝具有良好的导电导热性能，但是强度、硬度较低，严重限制了其使用范围。而通过一定的工艺，往纯铝中添加高熔点、耐磨和耐腐蚀的第二相颗粒(例如铝、镁、锌、锰、硅等元素)制备出的复合材料，不仅保持了铝本身优良的强度、硬度等性能，同时也显著的降低了铝合金的导电导热性能。

在纯铝或铝合金中添加第二相颗粒，通过弥散强化的方式，获得铝基复合材料，所谓第二相颗粒增强铝基复合材料就是将所需的第二相颗粒弥散均匀地分布在铝基体中，使得铝基复合材料的综合性能得到改善。而且第二相颗粒只占铝基体极小的体积分数，因而不影响铝基体固有的物理化学性质，故材料的导电性、导热性没有明显地降低。第二相颗粒增强铝基复合材料的力学性能和导电导热性能主要取决于铝基体和第二相颗粒的性能，以及第二相颗粒与基体之间的界面关系。由于第二相颗粒增强铝基复合材料的制造成本相对低廉，各向同性，综合性能优良等，成为目前铝基复合材料的研究热点。现在第二相颗粒增强铝合金复合氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等工业化系列产品已经广泛用于航空、航天、电子和电力等领域。

气凝胶是一种低密度、高孔隙率的材料，其热导率最低可以达到0.012W/(m·k)，是目前公认的热导率最低的固态材料。气凝胶的种类繁多，目前研究及应用的碳化硅气凝胶，是目前世界上最轻的固体之一，它是一种结构可控由胶体粒子或高聚物分子相互交联构成的具有空间网络结构的轻质纳米多孔性非晶固态材料，碳化硅气凝胶中的碳化硅纳米线不仅具有块体材料的耐高温，抗氧化，耐腐蚀，高强度，高模量，高硬度等优异性能，而且因其特殊形貌而具有了超强的力学性能，优异的场发射性能，特殊的光致发光性能，光致催化性能等，在保温隔热、光导、介电、催化等领域具有广阔的应用前景。鉴于碳化硅气凝胶的以上特性，将微米级颗粒状的碳化硅气凝胶做为增强相添加进铝基体中，可得到性能特异的复合材料。目前，有关碳化硅气凝胶增强铝基复合材料的制备工艺尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料及其熔铸成型制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料，包括铝基体和增强相两部分，铝基体为纯铝粉，增强相为气凝胶,气凝胶为碳化硅(SiC)；碳化硅(SiC)气凝胶对高粘度有机溶剂表现很高的吸附能力和吸附选择性；碳化硅气凝胶采用的为碳化硅纳米线，碳化硅(SiC)纳米线作为一种一维(1D)纳米材料，具有良好的弹性、耐高温性和化学稳定性。

碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料的质量百分比组成为：碳化硅气凝胶：0～50％，余量为铝。

碳化硅气凝胶在铝基体中的主要作用是起到第二相弥散强化的作用，第二相颗粒对自由电子的散射作用比固溶原子引起的晶格畸变产生的散射作用要弱很多，这使得铝基复合材料在保持良好的导电导热性能的同时拥有良好的力学性能。

基于上述所述的碳化硅气凝胶增强型铝基复合材料的熔铸成型制备方法，包括以下步骤：

(1)中间合金的制备