[发明专利]硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料，其特征在于，按照质量百分比由以下组分组成：铝粉85～98.9wt.％，硅粉1～13wt.％，CNTs0.1～2wt.％，以上各组分的质量分数之和为100％；

所述铝粉粒径为10～45μm，硅粉颗粒粒径为0.5～5μm，CNTs的直径为50～150nm，长度为10～20μm。

2.一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

步骤1、按照质量百分比称取以下组分：铝粉85～98.9wt.％，硅粉1～13wt.％，CNTs0.1～2wt.％，以上各组分的质量分数之和为100％；所述铝粉粒径为10～45μm，硅粉颗粒粒径为0.5～5μm，CNTs的直径为50～150nm，长度为10～20μm；

步骤2、将铝粉与硅粉置于球磨罐中，加入硬脂酸，在惰性气体氛围下采用高能行星球磨进行预合金化和片化，得到Al-Si复合粉末，接着加入CNTs与无水乙醇，在惰性气体氛围下采用短时行星球磨混合均匀，得到Al-Si-CNTs复合粉末；

步骤3、将Al-Si-CNTs复合粉末装入石墨模具中预压排气后，采用放电等离子烧结炉烧结成型，得到Al-Si-CNTs复合材料块体试样；

步骤4、将Al-Si-CNTs复合材料块体试样置于热处理炉中，在真空环境或惰性气体氛围下进行低温热处理；接着在惰性气体氛围下预热后进行二次变形加工，即得到硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料成品。

3.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述高能行星球磨过程中惰性气体为氩气，充气时间为3～5min，净球磨时间为6～12h，球磨过程中每球磨10min间歇10min，球磨转速为200～400r/min，磨球为氧化锆，球料比为10～20:1。

4.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述短时行星球磨过程中惰性气体为氩气，充气时间为3～5min，净球磨时间为2～6h，球磨过程中每球磨10min间歇10min，球磨转速为150～250r/min，磨球为氧化锆，球料比为5～10:1。

5.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中烧结过程采用两步保温法，先在500～520℃下保温0.5～1h，随后升温至570～600℃，保温0.5～1h，烧结压力为30～40MPa。

6.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述低温热处理步骤如下：先将Al-Si-CNTs复合材料块体试样于500～570℃下保温2～10h，随后进行水淬，接着于100～200℃进行时效热处理10～30h。

7.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述二次变形加工采用热挤压、热轧或拉拔工艺进行，预热温度为350～400℃。

8.根据权利要求3所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述硬脂酸的添加量为铝粉质量的1～2wt.％。

9.根据权利要求4所述的一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述无水乙醇的添加量为铝粉、硅粉与CNTs总质量的1～5wt.％。