[发明专利]金属基复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属基复合材料包括：

金属基体，所述金属基体在所述金属基复合材料中的体积分数为5-50%；

增强相，所述增强相具有多孔结构，所述金属基体填充于所述增强相的孔隙中；

所述增强相包含陶瓷，所述陶瓷包含氮化硅、碳化硅和硅，所述硅在所述陶瓷中的质量分数为5-15%，所述氮化硅在所述陶瓷中的质量分数为60-80%；

所述陶瓷的制造方法包括如下步骤：

1）将硅粉、酚醛树脂粉末、固化剂、烧结助剂和乙醇混合后，研磨得到混合浆料；

2）将所述混合浆料干燥后，经研磨得到混合粉末；

3）将所述混合粉末经热模压成型，得到陶瓷素坯；

4）将所述陶瓷素坯置于惰性氛围下进行碳化处理，得到碳化后的坯体；

5）将所述碳化后的坯体置于氮气氛围下进行氮化处理，得到所述陶瓷。

2.根据权利要求1所述的金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属基体为铝基体。

3.根据权利要求1或2所述的金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强相具有三维连通多孔结构。

4.根据权利要求1或2所述的金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强相的开孔率为30-40%。

5.根据权利要求1或2所述的金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强相中孔隙的孔径为1-99μm。

6.如权利要求1或2所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属基体填充于所述增强相的孔隙中的方法为：在真空条件下，将液态的金属基体熔渗入增强相的孔隙中。

7.根据权利要求6所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，真空度为200Pa以下。

8.根据权利要求7所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔渗的温度为660-950℃，所述熔渗的压力为10-20MPa。

9.根据权利要求1所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂粉末与固化剂的添加量之和为所述硅粉和所述烧结助剂的添加量之和的5-15%；

所述硅粉与所述乙醇的添加量之比为1：（1.5-3）；

所述烧结助剂的添加量为所述硅粉和所述烧结助剂的添加量之和的5%以下；

所述固化剂为热固型酚醛树脂。

10.根据权利要求9所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包含氧化铝和氧化钇，其中，所述氧化铝和氧化钇的质量比为1：（1.5-2）。

11.根据权利要求1或2所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述热模压的温度为135-145℃，保压时间为8-51min，压力为5-10MPa。

12.根据权利要求1或2所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的具体步骤如下：

1）在真空条件下，以1~5℃/min的速率升温至150℃；

2）以1~3℃/min的速率升温至300℃；

3）以1~2℃/min的速率升温至600~800℃；

4）600~800℃保温1~3h后，冷却至室温。

13.根据权利要求1或2所述金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氮化处理的具体步骤如下：

1）在真空条件下，以10-20℃/min的速率升温至950-1000℃；

2）通入氮气使压力升至0.1-0.3MPa后，以0.5-1℃/min的速率升温至1300-1350℃；

3）以0.5-0.75℃/min的速率升温至1450-1500℃，且持续氮化2-4h。

14.一种制品，其特征在于，所述制品主要由权利要求1-13任一项所述的金属基复合材料的制备方法制成。