本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，具體為一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、粉末冶金是一種以金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，制取金屬材料、復(fù)合材料及各種類型制品的工藝技術(shù)，廣泛應(yīng)用于交通、機械、電子和航空航天等領(lǐng)域。隨著行業(yè)領(lǐng)域的快速拓展及粉末冶金技術(shù)的不斷升級，粉末冶金應(yīng)用范圍不斷擴大，對金屬粉末的需求量持續(xù)增加，對粉末的粒度、純度、形貌等各方面的性能要求也逐漸提高。作為粉末冶金行業(yè)最主要的原材料，粉末在制備過程需要消耗大量能源，且存在保存、運輸困難的問題，但是在實際生產(chǎn)過程中，還是會形成許多副產(chǎn)物。如噴射成形過程中，金屬液滴飛行時錯過沉積基底冷卻后凝固產(chǎn)生的過噴粉末成為不可避免的粉末副產(chǎn)物，雖然單次生產(chǎn)數(shù)量較少，但在長期大規(guī)模生產(chǎn)中，累積量不可小覷，這些粉末副產(chǎn)物不僅會導(dǎo)致成本增加還會造成安全隱患。因此對粉末副產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化回收、合理利用能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料及制備方法，該方法將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的sic-鋁合金粉末及同成分粉末副產(chǎn)物混合，經(jīng)過燒結(jié)及粉末鍛造得到具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的sic增強鋁基復(fù)合材料，實現(xiàn)了對粉末副產(chǎn)物的高效利用，并可望在強度提升的同時保留或提高復(fù)合材料塑性，實現(xiàn)鋁基復(fù)合材料的高強塑性匹配。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟1、按質(zhì)量比1：(19～99)，將sic顆粒和鋁合金粉末混合得到sic-鋁合金粉末混合物；

5、步驟2、按質(zhì)量比1：(0.33-3)，將sic-鋁合金粉末混合物與鋁合金粉末副產(chǎn)物混合，得到鋁基復(fù)合材料的混合粉末；

6、步驟3、將鋁基復(fù)合材料的混合粉末在惰性氣氛下燒結(jié)，得到燒結(jié)態(tài)sic增強鋁基復(fù)合材料；

7、步驟4、對燒結(jié)態(tài)sic增強鋁基復(fù)合材料進行鍛造，得到sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料。

8、優(yōu)選的，步驟3中，首先將鋁基復(fù)合材料的混合粉末壓制為生坯，然后對生坯進行燒結(jié)。

9、優(yōu)選的，所述生坯的壓制壓力為140-210mpa。

10、優(yōu)選的，步驟3中所述燒結(jié)的溫度為566-600℃；燒結(jié)時間為60-90min。

11、優(yōu)選的，步驟4中所述鍛造方法如下：

12、將燒結(jié)態(tài)sic增強復(fù)合材料在475-510℃下保溫15-60min，然后進行閉式模鍛。

13、優(yōu)選的，所述鋁合金粉末為單質(zhì)粉和預(yù)合金粉的混合物。

14、優(yōu)選的，所述鋁合金粉末為al、sn、al-50zn、al-50mg、al-50cu和al-50si的混合粉末。

15、優(yōu)選的，所述鋁合金粉末和鋁合金粉末副產(chǎn)物的成分相同。

16、優(yōu)選的，所述鋁合金粉末的粒徑為2～30μm，sic顆粒的粒徑為5～10μm，鋁合金粉末副產(chǎn)物的粒徑為10～140μm。

17、一種sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料，該鋁基復(fù)合材料為異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括三種尺寸的組織：鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的al粗晶、鋁合金粉末形成的al細晶以及sic顆粒，其中鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的al粗晶被鋁合金粉末形成的al細晶，粗、細晶區(qū)均被分布其中的sic顆粒穩(wěn)定。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

19、本發(fā)明提供一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，將粒徑較小的鋁合金粉末，及同成分粒徑較大的鋁合金粉末副產(chǎn)物與sic顆粒混合照設(shè)定的比例混合均勻，形成鋁基復(fù)合材料的混合粉末，然后將鋁基復(fù)合材料的混合粉末在一定壓力下壓制為生坯，其次對生坯進行燒結(jié)，最后對燒結(jié)態(tài)的鋁基復(fù)合材料進行鍛造，通過對成分的調(diào)控得到不同異質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的sic增強鋁基復(fù)合材料；該方法合理的利用了鋁合金粉末副產(chǎn)物，降低了sic增強鋁基復(fù)合材料生產(chǎn)成本，同時提高了粉末副產(chǎn)物的利用率，另外，制備的sic增強鋁基復(fù)合材料的組織形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在強度提升的同時保留或提高復(fù)合材料塑性，實現(xiàn)了鋁基復(fù)合材料的高強塑性匹配。

技術(shù)特征：

1.一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟3中，首先將鋁基復(fù)合材料的混合粉末壓制為生坯，然后對生坯進行燒結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述生坯的壓制壓力為140-210mpa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述燒結(jié)的溫度為566-600℃；燒結(jié)時間為60-90min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述鍛造方法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋁合金粉末為單質(zhì)粉和預(yù)合金粉的混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋁合金粉末為al、sn、al-50zn、al-50mg、al-50cu和al-50si的混合粉末。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋁合金粉末和鋁合金粉末副產(chǎn)物的成分相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末鍛造sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋁合金粉末的粒徑為2～30μm，sic顆粒的粒徑為5～10μm，鋁合金粉末副產(chǎn)物的粒徑為10～140μm。

10.一種權(quán)利要求1-9任一項所述制備方法制備的sic增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料，其特征在于，該鋁基復(fù)合材料為異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括三種尺寸的組織：鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的al粗晶、鋁合金粉末形成的al細晶以及sic顆粒，其中鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的al粗晶被鋁合金粉末形成的al細晶包圍，粗、細晶區(qū)均被分布其中的sic顆粒穩(wěn)定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種粉末鍛造SiC增強異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋁基復(fù)合材料及制備方法，屬于粉末冶金領(lǐng)域，本發(fā)明將SiC顆粒、鋁合金粉末和鋁合金粉末副產(chǎn)物混合后進行壓制燒結(jié)及鍛造，獲得具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鋁基復(fù)合材料，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括三種尺寸的組織：鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的Al粗晶、鋁合金粉末形成的Al細晶以及SiC顆粒，其中鋁合金粉末副產(chǎn)物形成的Al粗晶被鋁合金粉末形成的Al細晶包圍，粗、細晶區(qū)均被分布其中的SiC顆粒穩(wěn)定。該方法合理的利用了鋁合金粉末副產(chǎn)物，降低了SiC增強鋁基復(fù)合材料生產(chǎn)成本，同時提高了粉末副產(chǎn)物的利用率，使用本發(fā)明方法制備的異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有晶粒尺寸及粗細晶比例易調(diào)控的特點，可望協(xié)調(diào)提升鋁基復(fù)合材料的強度和塑性。

技術(shù)研發(fā)人員：江峰,王樂恬,崔千航,黃朋朋,凌振倬,吳亞科
受保護的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/6/30