[发明专利]一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备领域。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将TiO₂溶胶和SiC粉末依次进行第一混合和煅烧后，再与熔融态铝合金依次进行第二混合和浇铸，得到SiC颗粒增强铝基复合材料。本发明通过添加TiO₂溶胶与SiC粉末混合和煅烧后，TiO₂与SiC发生反应，生成TiC和SiO₂，生成的TiC和SiO₂作为过渡层与熔融态铝合金中Al的润湿性好，能够有效提高SiC与熔融态Al的界面结合，避免界面反应的发生，改善SiC颗粒增强体在铝基复合材料中的分散性。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)具有高熔点、高硬度、高弹性模量、制造成本低等优点。ZL101合金作为一种新型Al-Si铸造合金，由于其具有铸造流动性好，气密性好，收缩率小以及耐腐蚀性强等优点，被广泛应用于汽车制造和航空航天领域。碳化硅颗粒增强的铝基复合材料由于其优良的导热性、低的膨胀系数、高的比强度与比刚度、抗磨损性能等优点，被大量应用于航空航天、汽车、电子封装、军工装备领域，成为金属基复合材料的研究热点。

目前常用的制备SiC铝基复合材料的方法有粉末冶金法、搅拌熔铸法、挤压铸造法、真空压力浸渗法、喷射沉积法等。其中，粉末冶金法制备复合材料的致密性较差，需要进行二次加工以改善其性能；挤压铸造法在挤压渗透的过程当中，很容易造成预制件的损坏，同时在渗透过程中，颗粒很难渗入金属熔体，润湿性差，制备较困难，制成的预制件强度也不高；真空压力浸渗法在真空和高压的条件下制备，得到的复合材料会出现气孔等组织缺陷，不能保证在后续喷射沉积过程中，增强体颗粒能够分布均匀，使得制得的材料性能有所欠缺且喷射沉积厚度较薄；喷射沉积法制备成本较高，对制备设备的要求也很高。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。本发明提供的制备方法制得的碳化硅增强铝基复合材料中SiC颗粒增强体与铝基材料之间具有良好的润湿性，SiC颗粒增强体在铝基材料中的分散性好，铝基复合材料的力学性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将TiO₂溶胶和SiC粉末依次进行第一混合和煅烧后，再与熔融态铝合金依次进行第二混合和浇铸，得到SiC颗粒增强铝基复合材料。

优选地，所述SiC粉末与熔融态铝合金的质量比为1～11:100，所述SiC粉末与TiO₂溶胶的用量比为1g：10～50mL。

优选地，所述熔融态铝合金的温度为740～790℃。

优选地，所述熔融态铝合金的材质为ZL101或ZL102。

优选地，所述SiC粉末的粒径为0.5～3μm。

优选地，所述煅烧的温度为400～500℃，时间为2～3h。

优选地，所述SiC粉末使用前还包括预处理，所述预处理包括以下步骤：

将所述SiC粉末依次进行清洗和烘干，得到预处理后SiC粉末。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的SiC颗粒增强铝基复合材料，包括铝合金基体、SiC颗粒增强体和共晶硅，所述SiC颗粒增强体和共晶硅分散在所述铝合金基体中，所述SiC颗粒增强体表面包裹TiC和SiO₂。