[发明专利]一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料，其特征在于含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料由陶瓷密排体、含铝材料和陶瓷粉体填充物组成；所述陶瓷密排体由若干个陶瓷柱体或陶瓷球体组成；所述含铝材料为铝或铝合金；所述陶瓷粉体填充物的堆积密度为25～80％；所述含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料中陶瓷相的总体积分数为65～93％。

2.根据权利要求1所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料，其特征在于所述陶瓷柱体为端面带圆弧的柱体，其直径为2～30mm，长径比为0.3～5；所述陶瓷球体的球体直径为1～30mm。

3.根据权利要求1所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料，其特征在于当所述陶瓷粉体填充物的堆积密度为25～45％时，所述陶瓷粉体填充物由陶瓷粉体和Al合金粉混合得到；当所述陶瓷粉体填充物的堆积密度为46～55％时，所述陶瓷粉体填充物为单一粒径的陶瓷粉体；当所述陶瓷粉体填充物的堆积密度为56～80％时，所述陶瓷粉体填充物是通过不同粒径陶瓷粉体级配得到；所述陶瓷柱体为B₄C陶瓷柱体或SiC陶瓷柱体，所述陶瓷粉体为B₄C粉体或SiC粉体，且陶瓷柱体和陶瓷粉体为同一种陶瓷。

4.根据权利要求3所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料，其特征在于所述陶瓷粉体的粒径为0.1～2000μm，Al合金粉的粒径为0.1～2000μm。

5.根据权利要求1所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料，其特征在于所述铝合金为1xxx系铝合金、2xxx系铝合金、3xxx系铝合金、4xxx系铝合金、5xxx系铝合金、6xxx系铝合金或7xxx系铝合金。

6.如权利要求1所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法具体按以下步骤进行：

一、将陶瓷柱体或陶瓷球体采用酒精超声清洗，吹干，以钢模具的中心为起点向外将若干个陶瓷柱体或陶瓷球体均匀布置在钢模具中紧密排列成陶瓷密排体，得到待填充模具；

二、向待填充模具中填充陶瓷粉体填充物，通过振动台振动，使得陶瓷粉体填充物填入待填充模具的间隙中，得到待冷压坯料；

三、将待冷压坯料在压力为5～100MPa的条件下冷压成坯，然后连同模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到材料预制体；

四、将含铝材料在温度为700～900℃条件下熔炼2～6h，得到含铝熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；

五、采用压力浸渗将含铝熔液浇注并加压浸渗到材料预制体的间隙中，在压力为30～250MPa的条件下保压5～10min后直接脱模，再转移至马弗炉中，在温度为400～450℃的条件下随炉冷却，得到含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料；所述含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料中陶瓷相的总体积分数为70～93％。

7.根据权利要求6所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述钢模具的直径大于三倍单个陶瓷柱体或陶瓷球体的直径。

8.根据权利要求6所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于当采用陶瓷球体时所铺陈的层数是1层或多层；其中多层铺陈时，表面层球体直径小于、等于或大于底层球体直径。

9.根据权利要求6所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中陶瓷粉体填充物填入待填充模具的间隙后，根据含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的梯度结构需求再多铺陈多层混合粉体，所述混合粉体为不同体积分数的陶瓷粉体和Al粉的混合粉体。

10.根据权利要求6所述的一种含密排体多尺度陶瓷增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中将待冷压坯料在压力为10～30MPa的条件下冷压成坯。