[发明专利]一种低热膨胀系数的铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低热膨胀系数的铝基复合材料及其制备方法，以SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒混合作为增强颗粒，用于强化铝合金基体和降低合金热膨胀系数；经预处理、加热熔融、雾化沉积制备而成。本发明科学合理设计增强颗粒各组分质量比例，充分利用SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒对铝合金热膨胀系数和力学性能的综合影响；制备的铝基复合材料的热膨胀系数可以接近0，且增强颗粒分布均匀、基体组织细小、复合材料的力学性能优异。本发明设备简单，生产效率高，可实现低热膨胀系数、近净尺寸轻量化铝基复合材料的工业化生产。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料技术领域，更具体地，涉及一种低热膨胀系数的铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天技术、宇宙探测技术的高速发展，航天器对材料的轻量化、高强韧、低膨胀系数等性能提出了更高的要求，譬如航天器上的电子封装部件、测量仪表、光学器件、灵敏元件、卫星镜筒等结构件，不仅要求质量轻、高强韧，而且要求有低的、甚至零热膨胀系数。

通过在铝合金中添加一种或多种增强颗粒一直是人们寻求实现上述目标的研究方向。颗粒增强铝基复合材料现有制备方法主要有粉末冶金法、搅拌铸造法、半固态复合法、挤压铸造法、高能球磨法和喷射沉积法等，但这些方法均在不同程度上存在：增强体难以分散均匀、力学性能差，难以实现零热膨胀系数，且产品的加工难度大、成本高等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种低热膨胀系数的铝基复合材料，以SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒混合作为增强颗粒，获得轻量化，高强韧，低热膨胀系数的铝基复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述低热膨胀系数的铝基复合材料的制备方法，预先使用铝合金薄带包裹增强颗粒，简化了生产工艺，熔融后铝合金液滴紧密包裹增强颗粒，能有效提高陶瓷颗粒的沉积效率和分散的均匀性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低热膨胀系数的铝基复合材料，采用增强颗粒和铝合金薄带为原材料制备而成，按原材料的总质量计，所述增强颗粒和铝合金薄带的质量百分比为45～65:35～55；所述增强颗粒包括SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒，按增强颗粒的总质量计，所述SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒的质量百分比为32～55:20～54:14～25。

优选地，所述增强颗粒和铝合金的质量百分比为55:45。

优选地，所述增强颗粒中SiC颗粒、CaZr₂(PO₄)₃颗粒和ZrV₂O₇颗粒的质量百分比为43:37:20。

进一步地，所述增强颗粒的粒度为200～300目。

进一步地，所述铝合金薄带材质为2024铝合金，所述2024铝合金的质量百分比如下：4％Cu、1.8％Mg、0.4％Mn、余量Al。

一种上述低热膨胀系数的铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：