[发明专利]一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，包括初步碱洗：用于去除Si、SiO2夹渣和SiC表面形成的SiO2薄膜；刻蚀：对碳化硅颗粒表面进行刻蚀；浸泡前驱体溶液：获得表面附着前驱体相的碳化硅颗粒；热分解：获得表面附着Ir‑Cu氧化物复合层的碳化硅颗粒；无压渗透：制得碳化硅增强铝基复合材料。通过本发明所述碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，可以实现在无压渗透之前先在SiC表面形成一层Ir‑Cu氧化物复合层，能有效改善增强相颗粒界面与铝合金液相界面的附着程度，进而减少两相间产生的孔隙，宏观上表现为复合材料的热导率提高。

主权项

1.一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：1）初步碱洗：首先配置物质的量浓度为2～5mol/L的强碱溶液，然后将配置好的强碱溶液加热到60～80℃保温，将碳化硅颗粒浸入强碱溶液中，浸泡时间为2～4小时，浸泡过程中不断对溶液进行搅拌，碱洗完成后用自来水稀释碱液并过滤分离碳化硅颗粒和溶液，将过滤后的碳化硅颗粒再用清水浸洗去除颗粒表面残存的碱液，然后过滤烘干获得碱洗后的碳化硅颗粒；2）刻蚀：首先配置质量分数为4%～10% HF溶液，配置过程中对溶液充分搅拌，使得溶液中HF分布均匀，然后将步骤1）所得的碱洗后的碳化硅颗粒浸入配置好的HF溶液中刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀时间为1.5～2.5h，刻蚀完成后，将反应液在超声波震荡机中震荡10min，使得碳化硅表面沉积的反应物充分溶解到溶液中，然后用自来水稀释反应液并过滤分离碳化硅颗粒和溶液，将过滤后的碳化硅颗粒再用清水浸洗去除碳化硅颗粒表面残存的反应液，然后过滤烘干获得刻蚀后的碳化硅颗粒；3）浸泡前驱体溶液：按照体积比氯铱酸溶液：乙醇：氯化铜溶液=1：1～2：5～10的量取氯铱酸溶液、乙醇和氯化铜溶液，并将混合液搅拌均匀，其中，上述氯铱酸溶液中铱的质量百分含量为35%，氯化铜溶液中氯化铜的质量分数为20%，然后将步骤2）所得的刻蚀后的碳化硅颗粒浸泡在上述前驱体溶液中，搅拌5～10min，搅拌后将前驱体溶液倒出，倒出过程中避免碳化硅颗粒随着前驱体溶液流出，然后将浸泡后的碳化硅颗粒铺展开，均匀地平铺在不锈钢板上并移入烘干箱内烘干10min，烘干后的碳化硅颗粒再次浸入上述倒出来的前驱体溶液中搅拌5～10min，搅拌后再次将前驱体溶液倒出，并再次将浸泡后的碳化硅颗粒铺展开，均匀地平铺在不锈钢板上移入烘干箱内烘干10min；重复以上过程共3～5次，最后一次浸泡前驱体溶液的工艺为：先搅拌5～10min，然后静置30～60min，最后获得表面附着前驱体相的碳化硅颗粒；4）热分解：将步骤3）中获得的表面附着前驱体相的碳化硅颗粒在450～500℃的马弗炉中热分解1～2h，然后取出空冷至室温，获得表面附着Ir‑Cu氧化物复合层的碳化硅颗粒；5）无压渗透：将步骤4）获得的碳化硅颗粒和助渗剂按照质量比碳化硅：助渗剂为25～35：1的比例混合均匀，助渗剂的加入能够破坏铝合金液中的氧化膜，还能促进铝合金液与增强相浸润，先将混合后的碳化硅颗粒和助渗剂混合粉末堆积在浇注模子内，然后将铝硅合金在800～900℃下熔化成液态，再将液态铝合金浇注到模子内，浇注后立即将模子转移到800～900℃的马弗炉中保温0.5～1h，保温后空冷到400℃以下后水冷至室温，制得碳化硅增强铝基复合材料。