[发明专利]一种高导耐热原位自生铝基复合材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种高导耐热原位自生铝基复合材料及制备方法，铝基复合材料由以下重量百分含量的元素组成：Ce为5.00％～15.00％，其余为铝。本发明的上述铝基复合材料中，以铝为基体，铈与铝元素形成Al₁₁Ce₃金属间化合物，该种金属间化合物热稳定性好，作为复合材料的增强体有效的提升了材料的强度和耐热性。铈元素在铝中固溶度低，同时具有净化铝基体的作用，降低固溶杂质元素对电导率影响，提高复合材料的电导率。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，具体地，涉及一种高导耐热原位自生复合材料的设计及制备方法。

背景技术

铝基复合材料具有高比强度、高比刚度、低密度、膨胀系数小、耐高温、导热耐疲劳性能好等优点，在航空航天工业、汽车以及电子行业具有广阔的应用前景。

复合材料中增强体的引入方式包括外加法和原位自生法，外加增强体的制备工艺中，存在增强体与基体的润湿性差，存在界面反应、增强体分散不均匀等问题，且在增强体外加过程中卷入的气体和氧化膜会在复合材料中形成夹杂和气孔，影响复合材料性能。与外加增强体复合材料相比，原位自生增强复合材料具有增强体热力学稳定性高、与基体界面结合强度高、表面洁净无污染、工艺简单成本低等优点。然而目前原位增强铝基复合材料面临增强相是否能均匀分散的问题，且复合材料的导电性不可避免的随着增强体的引入而显著降低。

经对现有技术文献的检索发现，申请号为201510956925.8的发明专利中，制备颗粒混合铝基复合材料采用液态搅拌混合铸造，但是该专利存在工艺复杂，在搅拌过程中容易卷入气体，所得颗粒尺寸较大，分布不均匀。

申请号为201710216302.6的发明专利中，采用氟锆酸钾和氟钛酸钾为原料，该专利在制备过程中放出含氟有害气体，污染环境，并对人体健康和设备造成严重损害，所以现有原位自生铝基复合材料在制备、增强体分散和导电耐热性能方面存在一定不足。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高导耐热原位自生铝基原位复合材料及制备方法。

根据本发明第一个方面，提供一种高导耐热原位自生铝基复合材料，所述铝基复合材料由以下重量百分含量的元素组成：Ce为5.00％～15.00％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。

优选地，所述铝基复合材料由以下重量百分含量的元素组成：Ce为8.00％～13.00％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。

优选地，所述铝基复合材料的抗拉强度达到280-320MPa，电导率达到57-60％。

根据本发明第二个方面，提供一种高导耐热原位自生铝基复合材料的制备方法，包括：

步骤一，将铝锭在熔炉中熔化成铝液，将所述铝液的温度升至720-750℃；步骤一中，将铝液的温度升至720-750℃。当铝液的温度低于720℃熔炼温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向。当铝液的温度高于750℃时，吸氢过多，晶粒粗大，铝的氧化严重，导致合金元素的烧损也严重，导致合金的性能的下降。

步骤二，在所述铝液中加入配制所述铝基复合材料所需合金成分的原料，通过调整所述原料中合金添加量使合金成分达到预设成分；

步骤三，对加入各合金成分的原料之后的熔体进行充分搅拌、精炼除气、除渣静置，之后将合金熔体加工成型；

步骤四，对成型后的产品进行变形处理，得到铝基复合材料。