本發(fā)明涉及的是一種鋁基復(fù)合材料，本發(fā)明也涉及的是一種鋁基復(fù)合材料的制備方法，具體地說是一種非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

非晶玄武巖鱗片是一種用玄武巖礦石在高溫熔煉后經(jīng)吹泡、冷卻、粉碎、篩選及碾磨等工藝步驟所制得的高性能鱗片，其主要成分為sio2，另含有不等量的al、mg、ca、na、k、ti和fe等元素的氧化物。非晶玄武巖鱗片力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于玄武巖玻璃陶瓷，并且具有優(yōu)越的耐高溫、耐燒蝕和熱穩(wěn)定性能。目前非晶玄武巖鱗片主要應(yīng)用于防腐涂料和水泥增強(qiáng)方面，在金屬基復(fù)合材料的研究中鮮見非晶玄武巖鱗片作為增強(qiáng)體的報(bào)道。目前，國內(nèi)在非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料方面的開發(fā)和應(yīng)用是空白的，國外也僅有前蘇聯(lián)等少數(shù)國家在研究中。

目前只有玄武巖纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的報(bào)道，非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料尚無文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)性能優(yōu)良的非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種能改善鋁合金的力學(xué)性能、生產(chǎn)成本低的非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料由質(zhì)量比為9:1非晶玄武巖鱗片和7xxx系al粉，加入分散劑，經(jīng)機(jī)械球磨混料、在模具中經(jīng)過低溫真空熱壓燒結(jié)制成。

所述分散劑為硬脂酸，分散劑的加入量為非晶玄武巖鱗片的1/10。

本發(fā)明的非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法包括：

步驟一、按照質(zhì)量比為9:1的比例將非晶玄武巖鱗片和7xxx系al粉混合，再加入非晶玄武巖鱗片質(zhì)量的1/10的分散劑得到混合粉體；

步驟二、將混合粉體進(jìn)行球磨混料；

步驟三、將球磨混料后的物料放入模具進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)。

所述真空熱壓燒結(jié)過程包括：

(1)抽真空，氣壓降至0.03pa以下，開始加熱；

(2)由室溫升溫至440℃，時(shí)間為60min，保溫30min；

(3)從440℃升溫至575℃，時(shí)間為20min，保溫30min；

(4)從575℃降溫至400℃,時(shí)間為30min；之后隨爐冷卻。

步驟(2)至步驟(4)的過程中保持單位面積壓力17mpa。

所述球磨混料的球料比為1:2，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為8小時(shí)。

本發(fā)明旨在探究非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備工藝，觀察復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，為非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用提供參考。

本發(fā)明采用商業(yè)7xxx系al粉和商業(yè)非晶玄武巖鱗片，在真空熱壓條件下進(jìn)行固-固反應(yīng)生成非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。該制備技術(shù)所采用的商業(yè)7xxx系al粉和商業(yè)非晶玄武巖鱗片，來源廣泛，有效地降低了生產(chǎn)成本；真空熱壓過程的最高溫度只有575℃，低溫且工藝簡(jiǎn)單，大大提高了生產(chǎn)效率，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用和進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化；最高溫度575℃保溫30min，7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片充分混合并反應(yīng)，其中非晶玄武巖鱗片為增強(qiáng)相，7xxx系al粉為基體，在7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的界面處有反應(yīng)層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備出一種新型復(fù)合材料——非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，并且該復(fù)合材料力學(xué)性能能優(yōu)異、成本低、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、適合于工業(yè)化生產(chǎn)等。

附圖說明

圖1是非晶玄武巖鱗片的掃描電子顯微照片；

圖2是非晶玄武巖鱗片的xrd分析結(jié)果；

圖3是非晶玄武巖鱗片與7xxx系al粉混合后的掃描電子照片；

圖4是制備所得塊狀非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的光學(xué)顯微鏡照片，可以看到?jīng)]有任何缺陷；

圖5是制備所得塊狀非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的xrd分析結(jié)果，由于顆粒是非晶體所以xrd不能得到玄武巖的分析結(jié)果；

圖6是非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的掃描電子顯微照片；

圖7是非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的線掃描電子顯微照片；

圖8是非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的能譜線掃描譜線。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)描述，實(shí)施例是用于說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構(gòu)思前提下對(duì)本發(fā)明所做的簡(jiǎn)單改進(jìn)，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提出一種非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法包括：

步驟a：7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的稱取。分別準(zhǔn)確稱取1000目商業(yè)7xxx系al粉216g、24g非晶玄武巖鱗片和2.4g分散劑(硬脂酸)，放入坩堝中。

步驟b：7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的混合。將7xxx系al粉、非晶玄武巖鱗片和分散劑混合后放入行星式球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球料比為1:2，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為8小時(shí)。球磨的目的是為了讓原料混合的更均勻，無團(tuán)簇現(xiàn)象，而不會(huì)對(duì)al粉和非晶玄武巖鱗片的粒徑產(chǎn)生過大影響。

步驟c：放入真空爐中冷壓成型。在模具內(nèi)噴涂脫模劑，防止試樣與模具粘接，再將混合后的原料放入模具中。放入真空爐中，在不抽真空的情況下先冷壓成型，防止在抽真空的過程中由于氣流的原因?qū)е略系耐饴?，單位面積壓力為17mpa。

步驟d：抽真空，熱壓燒結(jié)。在真空度降至0.03pa以下時(shí)，按最佳工藝進(jìn)行燒結(jié)。

所述最佳的工藝參數(shù)為：

由室溫升溫至440℃，時(shí)間為60min，保溫30min；從440℃升溫至575℃，時(shí)間為20min，保溫30min；從575℃降溫至400℃,時(shí)間為30min；之后隨爐冷卻。整個(gè)過程保持單位面積壓力17mpa。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供的是一種所述的非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及制備方法。步驟一、按照質(zhì)量比為9:1的比例將非晶玄武巖鱗片和7xxx系A(chǔ)l粉混合，再加入非晶玄武巖鱗片質(zhì)量的1/10的分散劑得到混合粉體；步驟二、將混合粉體進(jìn)行球磨混料；步驟三、將球磨混料后的物料放入模具進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，制備出塊狀非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備出一種新型復(fù)合材料——非晶玄武巖鱗片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，并且該復(fù)合材料力學(xué)性能能優(yōu)異、成本低、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、適合于工業(yè)化生產(chǎn)等。

技術(shù)研發(fā)人員：姜風(fēng)春;盧路;果春煥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.17
技術(shù)公布日：2017.07.07