本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁基復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

20世紀(jì)初，鋁硅共晶合金系列材料的密度小、熱傳導(dǎo)性好、較低的熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)被人們認(rèn)識(shí)，開(kāi)始用來(lái)制造各種輕便零部件，廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)、航天航空等領(lǐng)域。但鋁硅共晶合金系列材料高溫強(qiáng)度低，強(qiáng)度、硬度有著自生極限，不能同時(shí)滿足未來(lái)向高強(qiáng)度、高耐磨及耐高溫的發(fā)展需要。有鑒于此，原位自生成顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料由于具有耐疲勞和質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。

原位自生技術(shù)是根據(jù)所需材料成分設(shè)計(jì)的要求，選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物，通過(guò)基體金屬與所加鹽在合適的反應(yīng)溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬基體中直接生成所需增強(qiáng)相。中國(guó)專利CN1180383A公開(kāi)了一種TiB₂顆粒陶瓷增強(qiáng)鋁合金金屬基復(fù)合材料，該發(fā)明提供了一種方法制備鋁合金金屬基復(fù)合材料：氯化物熔劑被熔融鋁或其合金元素(Mg，Ca)原位還原生成不同晶粒尺寸和尺寸分布的TiB₂微晶，通過(guò)確定熔劑和合金組成及工藝溫度可預(yù)先確定微晶的尺寸和尺寸分布。

該合金中TiB₂顆粒雖然具有高模量，有很大的界面能，但容易在晶界處偏聚，鑄造工藝性差，使得制備的復(fù)合材料的硬度較差，且高溫抗拉強(qiáng)度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁基復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用，本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料具有較高硬度和高溫抗拉強(qiáng)度。

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料，包括鋁基體及分布于所述鋁基體中的NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相。

優(yōu)選地，所述NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％。

優(yōu)選地，所述NbB₂增強(qiáng)相的粒徑為400～600nm；

所述NbAl₃增強(qiáng)相的粒徑為4～6μm。

優(yōu)選地，所述合金元素選自稀土元素、Si、Zr、Ni、Mg、Cu、Ti、Sc、Mn和B中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述合金元素由Si和Zr組成。

優(yōu)選地，所述Si在鋁基復(fù)合材料中的質(zhì)量含量為11.0wt％～12.5wt％；

所述Zr在鋁基復(fù)合材料中的質(zhì)量含量為1.0wt％～2.5wt％。

本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

a)、將鈮、氟硼酸鉀與熔融的鋁混合，反應(yīng)，得到鋁基復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述步驟a)中反應(yīng)的溫度為900℃～950℃；

所述反應(yīng)的時(shí)間為1h～3.0h。

優(yōu)選地，所述步驟a)中反應(yīng)后還包括以下步驟：

將得到的反應(yīng)產(chǎn)物與合金元素混合，保溫，澆注，得到鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述鋁基復(fù)合材料或上述技術(shù)方案所述制備方法制備的鋁基復(fù)合材料在制備汽車零部件中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料，包括鋁基體及分布于所述鋁基體中的NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相。本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料中包括NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相，它們彌散分布于鋁基體中，NbB₂增強(qiáng)相與鋁基體界面間存在部分共格關(guān)系，NbB₂增強(qiáng)相作為鋁基體非均勻形核的異質(zhì)形核核心，細(xì)化鋁基體組織；NbAl₃增強(qiáng)相與鋁晶格系數(shù)相近，能夠與鋁基體很好地結(jié)合，使得鋁基復(fù)合材料具有較高硬度和高溫抗拉強(qiáng)度。另外，本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的延伸率良好和耐磨性優(yōu)異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度：155～280MPa(20℃)，71～95MPa(360℃)；延伸率為1.6％～2.0％；硬度：110～160HBW(20℃)；隨著NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％百分比增加，其硬度值和耐磨性也明顯增加。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁基復(fù)合材料100倍下的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁基復(fù)合材料8000倍下的NbB₂顆粒形貌圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁基復(fù)合材料500倍下的掃描電鏡圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁基復(fù)合材料2000倍下的掃描電鏡圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁基復(fù)合材料的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料，包括鋁基體及分布于所述鋁基體中的NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相。

本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料中包括NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相，它們彌散分布于鋁基體中，NbB₂增強(qiáng)相與鋁基體界面間存在部分共格關(guān)系，NbB₂增強(qiáng)相作為鋁基體非均勻形核的異質(zhì)形核核心，能夠細(xì)化鋁基體組織；NbAl₃增強(qiáng)相與鋁晶格系數(shù)相近，能夠與鋁基體很好地結(jié)合，它們共同使得鋁基復(fù)合材料具有較高硬度和高溫抗拉強(qiáng)度。另外，本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的延伸率良好和耐磨性優(yōu)異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度：155～280MPa(20℃)，71～95MPa(360℃)；延伸率為1.6％～2.0％；硬度：110～160HBW(20℃)；隨著NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％百分比增加，其硬度值和耐磨性也明顯增加。

本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料包括鋁基體。在本發(fā)明中，所述鋁基體選自純鋁或鋁合金；所述鋁合金由鋁元素和合金元素組成。在本發(fā)明中，所述合金元素優(yōu)選選自稀土元素、Si、Zr、Ni、Mg、Cu、Ti、Sc、Mn和B中的一種或多種。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述合金元素由Si和Zr組成。在本發(fā)明中，所述Si在鋁基復(fù)合材料中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為11.0wt％～12.5wt％，此含量的硅處在共晶點(diǎn)時(shí)能夠提高液態(tài)狀的鋁基體的流動(dòng)性，增加鋁基體的耐磨性和強(qiáng)度，提高鑄造性能。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，鋁基體為鋁合金基體，所述鋁合金基體中含有Zr元素，所述Zr在鋁基復(fù)合材料中的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為1.0wt％～2.5wt％；Zr元素在NbAl₃增強(qiáng)相中的溶解度極大，一般會(huì)形成Nb(AlZr)₃化合物，其具有優(yōu)良的固溶強(qiáng)化作用和彌散強(qiáng)化作用，能夠提高NbAl₃和NbB₂細(xì)化晶粒效果，改善NbAl₃增強(qiáng)相的分布均勻性。

本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料包括NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相；所述NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量?jī)?yōu)選占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％。在本發(fā)明中，所述NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的摩爾比優(yōu)選為0.8～1.2:1.0，更優(yōu)選為1：1。在本發(fā)明中，所述NbB₂增強(qiáng)相的粒徑優(yōu)選為400～600nm；所述NbAl₃增強(qiáng)相的粒徑優(yōu)選為4～6μm；在本發(fā)明中，所述NbB₂熔點(diǎn)為3050℃，密度為6.4g/cm³，NbB₂增強(qiáng)相為顆粒狀的，呈六方形，其結(jié)構(gòu)為C32型，在晶粒的一個(gè)或多個(gè)表面上均存在明顯的生長(zhǎng)臺(tái)階，晶格常數(shù)a＝0311nm，c＝0326nm。NbB₂與鋁基體之間存在以下位向關(guān)系：

NbB₂//[110]Al (0111)NbB₂//(002)Al；

NbB₂增強(qiáng)相與鋁基體界面間存在部分共格關(guān)系，NbB₂增強(qiáng)相作為鋁基體非均勻形核的異質(zhì)形核核心，能夠細(xì)化鋁基體組織。

在本發(fā)明中，所述NbAl₃的熔點(diǎn)為1605℃，密度為4.54g/cm³，與鋁晶格系數(shù)相近，能夠與鋁基體很好的結(jié)合。

在本發(fā)明中，所述NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相是由鈮和氟硼酸鉀在熔融的鋁中原位自生得到的，具體反應(yīng)式如式①～式④所示：

Nb+3Al→NbAl₃ ①

2KBF₄+3Al→AlB₂+2KAlF₄ ②

A1B₂+NbAl₃→NbB₂+4Al ③

總反應(yīng)式為：

2Nb+2KBF₄+5Al→NbB₂+NbAl₃+2KF+2AlF₃ ④

在本發(fā)明中，原位合成法制備NbB₂和NbAl₃增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的過(guò)程中會(huì)生成AlB₂雜質(zhì)相，由于AlB₂雜質(zhì)相在鋁基體熔體中多呈條塊狀，尺寸又比較粗大，所以會(huì)大大降低復(fù)合材料的塑性。而NbAl₃相在熔融的鋁中是穩(wěn)定的熱力相，與反應(yīng)產(chǎn)生的高溫下AlB₂相會(huì)分解為Al和B，分解產(chǎn)生的B與NbAl₃結(jié)合會(huì)生成Al和NbB₂相。

本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

a)、將鈮、氟硼酸鉀與熔融的鋁混合，反應(yīng)，得到鋁基復(fù)合材料。

在本發(fā)明中，所述鈮的純度為99at.％；所述氟硼酸鉀的純度為99.0％。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述鈮、氟硼酸鉀與鋁基體混合具體為：

將鈮和氟硼酸鉀混合，得到混合物；

將混合物和熔融的鋁基體混合，反應(yīng)，得到鋁基復(fù)合材料。

在本發(fā)明中，所述鈮為粉狀，鈮粉的純度優(yōu)選為99.0％。在本發(fā)明中，所述氟硼酸鉀的化學(xué)式為KBF₄，氟硼酸鉀為粉狀，其分子量為125.9g/mol；密度為2.5g/cm³；熔點(diǎn)為530℃。在本發(fā)明中，所述鈮和氟硼酸鉀優(yōu)選在145℃～155℃下保溫7～9h，使它們干燥并混合均勻。

在本發(fā)明中，所述熔融的鋁優(yōu)選通過(guò)以下方法制得：

將固態(tài)鋁加熱，熔化，得到熔融的鋁。

本發(fā)明優(yōu)選將固態(tài)鋁置于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的坩堝中進(jìn)行加熱。本發(fā)明優(yōu)選采用Ar氣作為保護(hù)氣對(duì)熔融的鋁表面進(jìn)行保護(hù)。

本發(fā)明優(yōu)選將熔融的鋁加熱到900℃～950℃后再和混合物混合。本發(fā)明優(yōu)選將混合物加入到熔融的鋁中。

本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下進(jìn)行鈮、氟硼酸鉀與熔融的鋁反應(yīng)；本發(fā)明優(yōu)選每隔10min攪拌一次，使得反應(yīng)充分；所述步驟a)中反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為1h～3h；所述步驟a)中反應(yīng)的溫度優(yōu)選為900℃～950℃。

在本發(fā)明中，鋁在較高溫度下會(huì)發(fā)生氧化而生成副產(chǎn)物氧化鋁，此時(shí)優(yōu)選加入冰晶石，即六氟鋁酸鈉(Na₃AlF₆)，它會(huì)對(duì)鋁基體起到精煉作用，還能起還原氧化鋁的作用，從而也消除了雜質(zhì)相Al₂O₃，其反應(yīng)如化學(xué)方程式⑤所示：

2Na₃AlF₆+Al₂O₃→3Na₂O+4Al+6F₂ ⑤。

本發(fā)明優(yōu)選將Nb粉、KBF₄粉與熔融的鋁反應(yīng)得到的產(chǎn)物中浮于表面的熔渣清除。本發(fā)明對(duì)清除的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的清除方式即可，如自然揮發(fā)或扒揸。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，上述反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物KAlF₄、Na₂O和F₂即可通過(guò)上述方式清除。

本發(fā)明優(yōu)選將步驟a)反應(yīng)后得到的反應(yīng)產(chǎn)物和精煉劑混合，精煉后得到鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明優(yōu)選六氯乙烷(C₂Cl₆)為精煉劑對(duì)步驟a)反應(yīng)后得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行除氣精煉；所述精煉的溫度優(yōu)選為780℃～850℃；所述精煉的時(shí)間優(yōu)選為10～15min。

在鈮、氟硼酸鉀與熔融的鋁混合并反應(yīng)后，得到反應(yīng)產(chǎn)物，本發(fā)明優(yōu)選將合金元素和所述反應(yīng)產(chǎn)物混合，保溫，澆注，得到鋁基復(fù)合材料。在本發(fā)明中，所述保溫的溫度優(yōu)選為750℃～780℃，更優(yōu)選為760℃；所述保溫的時(shí)間優(yōu)選為8～15min，更優(yōu)選為10～12min。在本發(fā)明中，所述合金元素優(yōu)選選自稀土元素、Si、Zr、Ni、Mg、Cu、Ti、Sc、Mn中的一種或多種。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述合金元素選自Si、Zr、Cu、Mg和Ti；在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，所述合金元素選自Si、Cu、Ni、Mg、Ti、Sc、Mn、Zr和V。

本發(fā)明對(duì)澆注的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的澆注技術(shù)方案即可。

本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述鋁基復(fù)合材料或上述技術(shù)方案所述制備方法制備的鋁基復(fù)合材料在制備汽車零部件中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述汽車零部件具體為發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套或發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。

本發(fā)明采用CMT-7105型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)上述鋁基復(fù)合材料進(jìn)行高溫抗拉強(qiáng)度和延伸率的測(cè)試，復(fù)合材料室溫拉伸性能的測(cè)定，高溫(360℃)拉伸性能的測(cè)定，將澆鑄好的復(fù)合材料試樣按國(guó)標(biāo)加工拉伸試樣，每種材料加工3個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試，取其平均值作為復(fù)合材料的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料具有較高的高溫抗拉強(qiáng)度和延伸率。

本發(fā)明采用布氏硬度機(jī)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行硬度測(cè)試，載荷為613N，壓頭的鋼球，加載時(shí)間為30s，卸載后用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量壓痕直徑d，然后由d查得材料的布氏硬度值。對(duì)于每一個(gè)試樣，取6個(gè)不同位置硬度值，將其平均值作為復(fù)合材料的硬度值。對(duì)上述鋁基復(fù)合材料進(jìn)行硬度的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料具有優(yōu)異的硬度值。

本發(fā)明采用摩擦磨損實(shí)驗(yàn)采用MHK-500環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)時(shí)，環(huán)為基體合金，試驗(yàn)條件如下：轉(zhuǎn)速＝800轉(zhuǎn)/分鐘，1轉(zhuǎn)＝0.15m，載荷＝76N，試驗(yàn)時(shí)間為30min。對(duì)上述鋁基復(fù)合材料進(jìn)行耐磨性μ的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料具有較高的耐磨性。

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料，包括鋁基體及分布于所述鋁基體中的NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相。本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料中包括NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相，它們彌散分布于鋁基體中，NbB₂增強(qiáng)相與鋁基體界面間存在部分共格關(guān)系，NbB₂增強(qiáng)相作為鋁基體非均勻形核的異質(zhì)形核核心，細(xì)化鋁基體組織；NbAl₃增強(qiáng)相與鋁晶格系數(shù)相近，能夠與鋁基體很好地結(jié)合，使得鋁基復(fù)合材料具有較高硬度和高溫抗拉強(qiáng)度。另外，本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的延伸率良好和耐磨性優(yōu)異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度：155～280MPa(20℃)，71～95MPa(360℃)；延伸率為1.6％～2.0％；硬度：110～160HBW(20℃)；隨著NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％百分比增加，其硬度值和耐磨性也明顯增加。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種鋁基復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

(1)將186g Nb粉和152g KBF₄粉末充分球磨混合后在153℃保溫8h，使其均勻并干燥；

(2)將500g純鋁放入坩堝中加熱，當(dāng)熔化后使用Ar氣對(duì)鋁液表面進(jìn)行保護(hù)，并將熔融的鋁加熱到930℃；

(3)將Nb粉和KBF₄混合鹽加入到鋁熔體中，同時(shí)使用攪拌器對(duì)熔融的鋁進(jìn)行攪拌：每過(guò)10min攪拌一次，持續(xù)1h，使混合鹽與熔融的鋁在坩堝內(nèi)充分發(fā)生反應(yīng)生成NbB₂和NbAl₃，反應(yīng)完成后清除浮于熔融的鋁表面的熔渣；

(4)將熔融的鋁溫度降至800℃，投入占鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5％的精煉劑六氯乙烷(C₂Cl₆)進(jìn)行除氣精煉12min，澆注入模具，得到鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明對(duì)得到的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行掃描電鏡-能譜分析，如圖1和圖2所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁基復(fù)合材料100倍下的掃描電鏡圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋁基復(fù)合材料8000倍下的NbB₂顆粒形貌圖。從圖1和圖2可以看出試樣合金的顯微組織形態(tài)，NbB₂和NbAl₃相通過(guò)原位自生反應(yīng)均勻的分布在純鋁基體中，尺寸小，需在高倍下觀察。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所述測(cè)試方法對(duì)實(shí)施例1制備的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行延伸率、硬度值、抗拉強(qiáng)度和耐磨性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例1～3制備的鋁基復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果：

本發(fā)明實(shí)施例1～3制備的鋁基復(fù)合材料的性能測(cè)試結(jié)果(T6熱處理)

實(shí)施例2

(1)將2450g Nb粉和2000g KBF₄粉末充分球磨混合后在150℃保溫8.5h，使其均勻并干燥；

(2)將4827g純鋁放入坩堝中加熱，當(dāng)熔化后使用Ar氣對(duì)鋁液表面進(jìn)行保護(hù)，并將熔融的鋁加熱到930℃；

(3)將Nb粉和KBF₄混合鹽加入到鋁熔體中，同時(shí)使用攪拌器對(duì)熔融的鋁進(jìn)行攪拌：每隔10min攪拌一次，持續(xù)1.5h，使混合鹽與熔融的鋁在坩堝內(nèi)充分發(fā)生反應(yīng)生成NbB₂和NbAl₃，反應(yīng)完成后清除浮于熔融的鋁表面的熔渣；

(4)將熔融的鋁溫度降至780℃，投入占鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5％的精煉劑六氯乙烷(C₂Cl₆)進(jìn)行除氣精煉13min；

(5)向熔融的鋁中添加685g Si、165g Zr、126g Cu、182g Mg和63g Ti，在760℃保溫10min，攪拌10min，靜置后澆注入模具，得到鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明對(duì)得到的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行掃描電鏡-能譜分析，如圖3和圖4所示，圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁基復(fù)合材料500倍下的掃描電鏡圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的鋁基復(fù)合材料2000倍下的掃描電鏡圖，從圖3和圖4可以看出：原位合成的NbB₂和NbAl₃相，呈現(xiàn)出圓形、六邊形、四方形的特征，沒(méi)有明顯的尖角，而且在合金基體中分布均勻。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所述測(cè)試方法對(duì)實(shí)施例2制備的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行延伸率、硬度值、抗拉強(qiáng)度和耐磨性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例3

(1)將3671g Nb粉和3000g KBF₄粉末充分球磨混合后在150℃保溫8h，使其均勻并干燥；

(2)將6955g純鋁放入坩堝中加熱，當(dāng)熔化后使用Ar氣對(duì)鋁液表面進(jìn)行保護(hù)，并將熔融的鋁加熱到930℃；

(3)將Nb粉和KBF₄混合鹽加入到鋁熔體中，同時(shí)使用攪拌器對(duì)熔融的鋁進(jìn)行攪拌：每隔10min攪拌一次，持續(xù)2h，使混合鹽與熔融的鋁在坩堝內(nèi)充分發(fā)生反應(yīng)生成NbB₂和NbAl₃，反應(yīng)完成后清除浮于熔融的鋁表面的熔渣；

(4)將熔融的鋁溫度降至850℃，投入占鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5％的精煉劑六氯乙烷(C₂Cl₆)進(jìn)行除氣精煉18min；

(5)向熔融的鋁中添加987g Si、651g Cu、200g Ni、164g Mg、163g Ti、153g Sc、187g Mn、306g Zr和180g V，在760℃保溫20min，攪拌30min，靜置后澆注入模具，得到鋁基復(fù)合材料。

本發(fā)明對(duì)得到的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行掃描電鏡-能譜分析，如圖5所示，圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制備的鋁基復(fù)合材料的掃描電鏡圖，從圖5可以看出：基體合金為鑄造鋁硅共晶合金，短桿狀共晶Si和細(xì)小塊狀初生Si晶粒組織均勻分布，NbB₂和NbAl₃增強(qiáng)相沒(méi)有大規(guī)模團(tuán)聚現(xiàn)象。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所述測(cè)試方法對(duì)實(shí)施例3制備的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行延伸率、硬度值、抗拉強(qiáng)度和耐磨性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料，包括鋁基體及分布于所述鋁基體中的NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相。本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料中包括NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相，它們彌散分布于鋁基體中，NbB₂增強(qiáng)相與鋁基體界面間存在部分共格關(guān)系，NbB₂增強(qiáng)相作為鋁基體非均勻形核的異質(zhì)形核核心，細(xì)化鋁基體組織；NbAl₃增強(qiáng)相與鋁晶格系數(shù)相近，能夠與鋁基體很好地結(jié)合，使得鋁基復(fù)合材料具有較高的延伸率。另外，本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料耐腐蝕、耐高溫和耐磨性好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度：：155～280MPa(20℃)，71～95MPa(360℃)；延伸率為1.6％～2.0％；硬度：110～160HBW(20℃)；隨著NbB₂增強(qiáng)相和NbAl₃增強(qiáng)相的總質(zhì)量占鋁基體的1.0wt％～12.0wt％百分比增加，其硬度值和耐磨性也明顯增加。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。