[发明专利]跨尺度核壳结构铝基复材及制备方法

权利要求书

1.一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于，包括：

S1：纳米陶瓷颗粒的预分散：将纳米级SiC颗粒以及百纳米尺寸级别Al粉进行预分散；

S2：壳层结构的包覆：采用高速球磨法将S1中预分散的粉末镶嵌在微米硬质陶瓷颗粒表面，以形成壳层结构；

S3：低速球磨混合：将具有壳层结构的增强体粉体基元与铝合金基体粉末混合球磨均匀混合，以形成混杂增强复合合金粉；

S4：热压烧结工艺，将混杂增强复合合金粉经热压烧结工艺处理，以获得跨尺度核壳结构铝基复材。

2.根据权利要求1的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：S1中，采用小行星式球磨机，以转速为200-320r/min，球磨时间为2-4小时，使纳米硬质SiC颗粒去团聚，与柔性Al粉均匀混合。

3.根据权利要求1的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：S2中，采用600-1200r/min的转速进行高速球磨，球磨环境为无水乙醇液态环境，球磨时间为30min，将混合后的粉体浆料置于干燥箱中，在80℃温度下烘干8h得到具有壳层结构的增强体粉体基元。

4.根据权利要求1的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：S3中，在具备壳层结构的增强体粉末基元中加入70μm-100μm2009Al合金粉以250-300r/min的转速混合3-5h，取出后放入真空干燥箱中以80℃烘干后，得到试验用混杂增强复合合金粉，储存于真空罐中，用于热压烧结。

5.根据权利要求1的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：S4中，将球磨后S3中的混杂增强复合合金粉在氩气保护下装入设定尺寸的石墨模具中密封，再将密封后的模具进行冷压成型，最后将冷压后的模具放入真空热压烧结炉中进行热压烧结。

6.根据权利要求5的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：热压烧结过程中，以10℃/min的升温速率升温到400℃，并保温20-40min，期间稳定压力一直保持3-5MPa；再以5-7℃/min的升温速率升温到600-650℃，同时压力匀速增大到50-120MPa；保温保压30min后，开始卸压降温，待炉冷至室温后，取出试样，完成热压烧结。

7.根据权利要求2的一种跨尺度核壳结构铝基复材的制备方法，其特征在于：小行星式球磨机中采用大、中、小尺寸配合的氧化锆磨球。

8.一种根据权利要求1-7任意一项权利要求所述的方法制备的跨尺度核壳结构铝基复材，其特征在于：包括微米硬质陶瓷颗粒、壳层结构及粗晶晶粒区，所述壳层结构包覆在所述微米硬质陶瓷颗粒外，所述粗晶晶粒区包覆在所述壳层结构外，所述壳层结构为纳米SiC颗粒和超细晶纯Al粉形成的复合界面微区，所述粗晶晶粒区为粗晶铝合金基体。

9.根据权利要求8的一种跨尺度核壳结构铝基复材，其特征在于：所述纳米级SiC颗粒选用3.5vol.％-5.5vol.％。

10.根据权利要求9的一种跨尺度核壳结构铝基复材，其特征在于：所述超细晶纯Al粉选用4.5vol.％-5.5vol.％百纳米尺寸级别Al粉。