專利名稱：一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量與比剛度，良好的高溫性能與耐磨性、尺寸穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)小并可調(diào)整等一系列性能優(yōu)勢(shì)。目前這種材料特別是其中的鋁基復(fù)合材料已經(jīng)在航空航天、軍工、能源、汽車等工業(yè)方面得到了應(yīng)用。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，這種材料的應(yīng)用范圍會(huì)隨著其制備技術(shù)的不斷成熟與成本的不斷下降從以高科技領(lǐng)域應(yīng)用為主向普通工業(yè)與民用方向轉(zhuǎn)化。
事實(shí)上，限制鋁基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的主要原因是在很長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期這種材料的制備技術(shù)難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要，因此材料制備技術(shù)的發(fā)展與突破是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。目前流行的方法包括擠壓鑄造法、粉末冶金法和液態(tài)攪拌法等。從目前的這些制造方法上分析，擠壓鑄造法對(duì)增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)控制比較困難，而且工藝過(guò)程比較復(fù)雜難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要；普通的粉末冶金法由于是在固態(tài)下成型，產(chǎn)品的形狀受到一定的限制而且也不利于大規(guī)模生產(chǎn)；液態(tài)攪拌法所面臨的主要困難則是增強(qiáng)相分布均勻性的問(wèn)題。而金屬基復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于其中的增強(qiáng)相在基體中的分布情況，只有當(dāng)增強(qiáng)相在基體中均勻分布時(shí)才能起到最佳的增強(qiáng)效果。從這個(gè)意義上講，在材料制備技術(shù)方面的突破使其能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要是使這種材料獲得進(jìn)一步應(yīng)用的前提，因而具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)需要的鋁基復(fù)合材料制備工藝。其技術(shù)內(nèi)容為一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，包括原料的混合和鑄造，其特征在于(1)將顆粒直徑1～20微米的陶瓷顆粒與純鋁或鋁合金粉末充分混合均勻，其中陶瓷顆粒的體積含量為5～30％，純鋁或鋁合金粉末的體積含量70～95％；(2)將混合均勻的粉末加熱到鋁的熔點(diǎn)以上使鋁熔化，再進(jìn)行鑄造。
所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，純鋁或鋁合金粉末的粒度范圍在10～100微米。
所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，陶瓷顆粒為碳化硅、氧化鋁、氮化硅顆粒中的一種或者幾種的混合。
所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，用球磨機(jī)或混料機(jī)將純鋁或鋁合金粉末和陶瓷顆粒充分混合。
發(fā)明效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，先將原料在固態(tài)下混合均勻，然后加熱到鋁熔化的溫度以上使之成為混合均勻的液態(tài)，再進(jìn)行鑄造，產(chǎn)品致密度高，成型容易，克服了一般的粉末冶金方法在固態(tài)下成型、難以直接獲得形狀比較復(fù)雜的零件、且復(fù)合材料的致密度低、影響了材料的性能和產(chǎn)品質(zhì)量等缺陷，也克服了采用普通的液態(tài)攪拌法、將陶瓷顆粒直接加入到液態(tài)金屬中、陶瓷顆粒在金屬中的分布不均勻等缺陷，工藝簡(jiǎn)單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1采用平均粒徑為20微米純鋁粉與平均粒徑為10微米的碳化硅顆?；旌希渲刑蓟桀w粒的體積含量占5％，混合物總質(zhì)量為1千克，球磨30分鐘后加熱到700℃后澆鑄，獲得的材料取樣后在掃描電鏡下對(duì)其顯微組織進(jìn)行分析，結(jié)果表明碳化硅顆粒均勻分布在基體鋁中。
實(shí)施例2采用平均粒徑為50微米鑄鋁109粉與平均粒徑為20微米的碳化硅顆粒混合，其中碳化硅顆粒的體積含量占10％，混合物總質(zhì)量為1千克，用混料機(jī)混合30分鐘后加熱到700℃后澆鑄，獲得的材料取樣后在掃描電鏡下對(duì)其顯微組織進(jìn)行分析，結(jié)果表明碳化硅顆粒均勻分布在基體鋁中。
實(shí)施例3采用平均粒徑為50微米鑄鋁109粉與平均粒徑為20微米的碳化硅顆粒混合，其中碳化硅顆粒的體積含量占20％，混合物總質(zhì)量為1千克，用混料機(jī)混合30分鐘后加熱到700℃后澆鑄，獲得的材料取樣后在掃描電鏡下對(duì)其顯微組織進(jìn)行分析，結(jié)果表明碳化硅顆粒均勻分布在基體鋁中。
實(shí)施例4采用平均粒徑為80微米鑄鋁109粉與平均粒徑為5微米的氧化鋁顆?；旌希渲醒趸X顆粒的體積含量占10％，混合物總質(zhì)量為1千克，用混料機(jī)混合30分鐘后加熱到700℃后澆鑄，獲得的材料取樣后在掃描電鏡下對(duì)其顯微組織進(jìn)行分析，結(jié)果表明氧化鋁顆粒均勻分布在基體鋁中。
實(shí)施例5采用平均粒徑為80微米鑄鋁109粉與平均粒徑為15微米的氧化鋁顆?；旌?，其中氧化鋁顆粒的體積含量占25％，混合物總質(zhì)量為1千克，用混料機(jī)混合30分鐘后加熱到700℃后澆鑄，獲得的材料取樣后在掃描電鏡下對(duì)其顯微組織進(jìn)行分析，結(jié)果表明氧化鋁顆粒均勻分布在基體鋁中。
權(quán)利要求
1.一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，包括原料的混合和鑄造，其特征在于(1)將顆粒直徑1～20微米的陶瓷顆粒與純鋁或鋁合金粉末充分混合均勻，其中陶瓷顆粒的體積含量為5～30％，純鋁或鋁合金粉末的體積含量70～95％；(2)將混合均勻的粉末加熱到鋁的熔點(diǎn)以上使鋁熔化，再進(jìn)行鑄造。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，其特征在于純鋁或鋁合金粉末的粒度范圍在10～100微米。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，其特征在于陶瓷顆粒為碳化硅、氧化鋁、氮化硅顆粒中的一種或者幾種的混合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，其特征在于用球磨機(jī)或混料機(jī)將純鋁或鋁合金粉末和陶瓷顆粒充分混合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁基復(fù)合材料的工業(yè)化制備工藝，包括原料的混合和鑄造，其特征在于(1)將顆粒直徑1～20微米的陶瓷顆粒與純鋁或鋁合金粉末充分混合均勻，其中陶瓷顆粒的體積含量為5～30％，純鋁或鋁合金粉末的體積含量70～95％；(2)將混合均勻的粉末加熱到鋁的熔點(diǎn)以上使鋁熔化，再進(jìn)行鑄造。本發(fā)明先將原料在固態(tài)下混合均勻，然后加熱到鋁熔化的溫度以上使之成為混合均勻的液態(tài)，再進(jìn)行鑄造，產(chǎn)品致密度高，成型容易，克服了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品難成型、復(fù)合材料致密度低、陶瓷顆粒在金屬中的分布不均勻等缺陷，工藝簡(jiǎn)單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK1932053SQ20051004470
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者谷萬(wàn)里 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)