[发明专利]一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金。本铝基复合材料以铝合金为基体，铁基非晶合金为增强体，增强体分散均匀，与基体界面结合强度高，界面状态好，复合材料的致密度和硬度高。

技术领域

本发明涉及一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨性及尺寸稳定性好等优异的性能。作为一种新型的结构材料，在航空航天、汽车、通信行业等领域具有广泛的应用前景，还可以作为高级涂料的添加剂。然而，由于颗粒增强铝基复合材料塑形和韧性较差，这限制了其在结构材料方面的应用。如何提高其塑形和韧性，一直是研究者追求的目标。

颗粒增强铝基复合材料由颗粒增强体和基体构成，目前所广泛应用的增强体材料有SiC，Al₂O₃等，因为它们密度低，弹性模量高。然而这些颗粒作为增强体有很多缺点，例如基体与增强体的界面会发生不良的界面反应，使界面会出现剥离问题，并且会造成复合材料的致密度、以及力学性能等出现下降趋势。

与陶瓷颗粒相比，非晶合金具有高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性，与基体材料会形成良好的界面，界面结合力也会增强，避免了上述界面结合不良好的情况。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法。本铝基复合材料以铝合金为基体，铁基非晶合金为增强体，增强体分散均匀，与基体界面结合强度高，界面状态好，复合材料的致密度和硬度高。本发明通过以下技术方案实现。

一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料，以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金。

所述铝合金为以Mg₂Si相为强化相的铝合金，铝合金的牌号为6XXX系列的铝合金。

所述铝合金能采用纯铝替换。

一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其包括以下步骤：

步骤1、将Fe粉、Cr粉、Mo粉、B粉和C粉按照原子比为52：26：18：2：2混合，在惰性气体和保护剂的保护下进行机械合金化，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥300rpm，球磨100～200h，得到Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金；

步骤2、将步骤1得到的Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金和铝合金进行球磨，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥200rpm，球磨4～16h，得到混合物料；

步骤3、将步骤2得到的混合物料在压力为40～50Mpa条件下，升温到723K～823K下保温10～30min，得铁基非晶合金增强的铝基复合材料。

上述Fe52Cr26Mo18B2C2非晶合金比晶化状态的合金能够对复合材料的性能起到更好的增强作用。本发明的Fe52Cr26Mo18B2C2非晶合金初始晶化温度高（＞886K）,热稳定性好,在烧结过程中不会发生晶化。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的铁基非晶合金粉末具有较高的初始晶化温度、优异的热稳定性、烧结温度下不发生晶化并能保持非晶相本质特征,提高了复合材料的性能。