[发明专利]一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法，采用碳纳米管(CNTs)、碳化硅晶须(SiC_w)和二硼化钛(TiB₂)制备三元混杂增强铝基复合材料，基于各增强体性能优势以及多元异质增强体协同强化效应提升铝基复合材料的综合性能。本发明提供的制备方法，技术原理是采用CNTs·SiC_w混杂预制件制备—TiB₂/Al复合材料熔体制备—挤压浸渗制备铝基复合材料的工艺路线，首先将CNTs和SiC_w混合后采用模压法压制CNTs·SiC_w混杂预制件，并进行烘干和烧结，之后采用原位自生法制备TiB₂/Al复合材料熔体，最后采用含有增强体的TiB₂/Al复合材料熔体浇注多孔混杂预制件并进行挤压铸造液态浸渗制备CNTs·SiC_w·TiB₂/Al铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料技术领域，具体涉及一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

铝基复合材料作为一种轻量化材料，具有高比强度、高比刚度和良好的耐磨损、耐疲劳、抗蠕变性能，同时具有较低的热膨胀系数和较好的尺寸稳定性等优势，因此在军事国防、航空航天、轨道交通和电子光学等领域具有极大的应用潜力。

随着轻量化技术与节能环保的联系逐渐密切，以及航空航天和武器装备等领域的高速发展对材料的综合性能要求不断提高，轻质耐热高刚度铝基复合材料成为世界主要强国的重点发展方向。然而，具有单一增强体的铝基复合材料难以满足目前的应用需求：通过增加增强体的体积分数提高复合材料的强度和刚度容易导致材料的塑性和韧性急剧恶化；采用碳纳米管(CNTs)等轻质增强体能够制备轻质高刚度铝基复材，但是CNTs分散性差、易团聚，难以提高增强体体积分数；采用碳化硅晶须(SiC_w)和二硼化钛(TiB₂)颗粒等与铝基体润湿性好的增强体同时使用，则存在密度大的劣势。因此，为了获得轻质耐热高刚度铝基复合材料，需要通过多种增强体协同增强，同时采取合理的制备方法，有效集成各增强体的性能优势，从而提升多元混杂铝基复合材料的综合性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法，以解决相关技术中存在的单一增强体的铝基复合材料难以满足目前的应用需求的问题。

本发明提供一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料，所述铝基复合材料中含有三种增强体，且三种增强体的体积分数分别为：5％～10％的CNTs、5％～15％的SiC_w和2％～5％的TiB₂。

本发明还提供一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料的制备方法，技术原理是采用CNTs·SiC_w混杂预制件制备—TiB₂/Al复合材料熔体制备—挤压浸渗制备铝基复合材料的工艺路线，包括以下步骤：

第一步：首先将CNTs和SiC_w混合后采用模压法压制CNTs·SiC_w混杂预制件，并进行

烘干和烧结；

第二步：之后采用原位自生法制备TiB₂/Al复合材料熔体；

第三步：最后采用含有增强体的TiB₂/Al复合材料熔体浇注多孔混杂预制件并进行挤压铸造液态浸渗制备CNTs·SiC_w·TiB₂/Al铝基复合材料。

进一步，具体包括以下步骤：