[发明专利]一种提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法

权利要求书

1.一种提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，将粒度为1～10μm的不规则陶瓷颗粒和工业纯水按照质量份比为1：5加入循环搅拌球磨机内均匀搅拌混合，获得陶瓷颗粒与工业纯水的混合料；将1％质量百分比浓度7.0％的聚丙烯醇水溶液作为粘结剂与混合料均匀搅拌分散，得陶瓷颗粒浆料；

步骤2，将陶瓷颗粒浆料加入压力式喷雾干燥机雾化成微液滴，微液滴在表面张力作用下形成球形团聚颗粒，其中粘结剂挥发，获得干燥的球形多孔陶瓷颗粒；将干燥的球形多孔陶瓷颗粒置于焙烧炉中焙烧，焙烧温度为380℃，焙烧时间为1h，除去球形多孔陶瓷颗内部残余的水分和粘结剂，使用筛分机筛分多孔陶瓷颗粒，获得30～500μm粒度的多孔陶瓷颗粒粉末；

步骤3，以丙酮为清洗介质，使用超声波和机械搅拌辅助清洗多孔陶瓷颗粒粉末，将多孔陶瓷颗粒粉末放进安装有超声波清洗器和机械搅拌器的洗涤槽内，将丙酮为清洗介质，在室温条件下将清洗介质放入洗涤槽内，开动超声波清洗器和机械搅拌器，清洗多孔陶瓷颗粒粉末，超声波清洗时间不低于20min，对经清洗的多孔陶瓷颗粒粉末进行脱水，置于烘干机烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为1h，根据所需复合材料体积，称取相应质量的多孔陶瓷颗粒粉末放入高强石墨模具内；使用清洗变形铝合金块的清洗剂清洗变形铝合金表面氧化物；按照放入高强石墨模具内的多孔陶瓷颗粒粉末现匹配的数量，将变形铝合金块置于高强石墨模具内的陶瓷颗粒堆积体上；

步骤4，将高强石墨模具放入保护性气氛加热炉内，在保护性气氛下采用无压浸渗法制备多孔陶瓷颗粒增强铝基复合材料；

步骤5，取出高强石墨模具内复合材料坯料，除去表层剩余铝合金获得多孔陶瓷颗粒增强铝基复合材料，所得复合材料选用电火花线切割进行加工。

2.按照权利要求1所述提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法，其特征在于，步骤1所述陶瓷颗粒材料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、碳化硼、二硼化钛中的任一种。

3.按照权利要求1所述提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法，其特征在于，步骤3所述放入高强石墨模具内的多孔陶瓷颗粒粉末与变形铝合金块的数量按照如下公式计算:

m1＝km2……(1)，

公式(1)中:m1和m2分别为铝合金和多孔颗粒质量，变量系数k根据选取的陶瓷颗粒种类确定，k＝1.0～2.0。

4.按照权利要求1所述提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法，其特征在于，步骤3所述清洗变形铝合金块的清洗剂由质量份离子水35份、磷酸三钠11份、氢氧化钠9份、藜芦马林碱7份、十二烷基苯磺酸钠8份、醇醚表面活性剂13份、油酰胺6份、钼酸钠8份、氢氧化镁4份混合制成。

5.按照权利要求1所述提高颗粒增强铝基复合材料弹性模量的方法，其特征在于，步骤4所述无压浸渗法包括如下步骤：

步骤4.1，向气氛加热炉内输入高纯氮气或高纯氩气，高纯氮气或高纯氩气流量为5L/min，升温前输入高纯氮气或高纯氩气时间不低于30min，以驱赶气氛加热炉内氧气；

步骤4.2，按照升温速率为20℃/min，将气氛加热炉内温度升至无压浸渗工艺所需温度，温度范围为900～1200℃；

步骤4.3，当气氛加热炉达到无压浸渗设定温度后，按照气氛加热炉设定温度保温3h；

步骤4.4，气氛加热炉保温时间结束后，在高温下取出高强石墨模具在空气中冷却，获得多孔颗粒增强铝基复合材料坯料。