申請號: 201710899306.9

申請日: 2017.09.28

國家(jia)/省(sheng)市:中國安(an)徽(34)

公開號: 107641727A

公開日: 2018.01.30

主分類號:C22C 1/05(2006.01)

分類號: C22C 1/05(2006.01); C22C 21/00(2006.01); C22C 32/00(2006.01); B22F 1/00(2006.01); B22F 3/02(2006.01); B22F 3/10(2006.01)

申請人: 合肥工業大學

發明人: 吳玉程; 王武杰; 洪雨(yu); 劉家(jia)琴; 湯文明(ming)

代理人: 沈尚林

代理機構:北京輕(qing)創知識產權代理有限(xian)公司(11212)

申請人地址:安徽省合肥市(shi)屯溪路193號

摘要：本發明公開了一種通過高速壓制制備高體積分數SiC顆粒增強Al基復合材料的方法，包括SiC粉體的氧化處理混料、高速壓制成型、N2氣氛保護燒結和冷卻步驟。本發明通過高速壓制技術制備高體積分數的SiC顆粒增強Al基復合材料的壓坯，該過程制備的壓坯密度高且密度分布均勻、生產率高、成本低廉，可經濟成形大型零件。SiC顆粒增強Al壓坯經高速壓制技術單次壓制后，相對密度為85?92％，較高的壓坯密度有利于降低燒結溫度和燒結時間。在N2氣氛保護下，壓坯加熱到鋁合金熔點以上進行液相燒結，液相填充碳化硅顆粒之間(jian)的(de)空隙和鋁合金粉末間(jian)的(de)冶(ye)金結合同(tong)時進行。燒(shao)結坯凝固(gu)冷(leng)卻后的(de)得到碳化硅分布(bu)均勻、相對密度(du)94?98％、熱(re)導(dao)率150?190W/mK的(de)碳化硅增(zeng)強鋁基復(fu)合材料。

主權利要求

1.一種通過高速壓制制備高體積分數SiC顆粒增強Al基復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)碳化硅粉體表面處理：將碳化硅粉末在去離子水中超聲振動30-60分鐘，除去碳化硅表面的雜質和油污，然后進行干燥處理，先在150-200℃烘箱中干燥10-12小時，將干燥后的碳化硅放到剛玉坩堝中，再放(fang)入高(gao)溫(wen)爐中，在1000-1200℃的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)下保(bao)(bao)溫(wen)2-4小(xiao)時，升(sheng)溫(wen)速(su)度(du)2-5℃/min，使(shi)其表面(mian)(mian)形成(cheng)(cheng)一層致密的(de)(de)(de)SiO2層，然(ran)后(hou)(hou)隨爐冷(leng)(leng)卻(que)；(2)混(hun)料(liao)(liao)(liao)：向氧(yang)化處理后(hou)(hou)的(de)(de)(de)碳化硅粉(fen)(fen)體(ti)(ti)中加入鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金粉(fen)(fen)末(mo)，其中碳化硅粉(fen)(fen)體(ti)(ti)占(zhan)(zhan)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分數為(wei)(wei)(wei)30-50％，鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金粉(fen)(fen)末(mo)占(zhan)(zhan)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分數為(wei)(wei)(wei)50-70％，將(jiang)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)置(zhi)于滾(gun)筒式(shi)混(hun)料(liao)(liao)(liao)機中混(hun)12-15小(xiao)時，轉速(su)為(wei)(wei)(wei)180r/min，得(de)到(dao)(dao)均勻性良好的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粉(fen)(fen)末(mo)；(3)高(gao)速(su)壓制(zhi)(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)型：采(cai)用重(zhong)力勢能作為(wei)(wei)(wei)蓄能方式(shi)，將(jiang)步驟(2)制(zhi)(zhi)(zhi)得(de)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粉(fen)(fen)末(mo)高(gao)速(su)壓制(zhi)(zhi)(zhi)實(shi)驗機壓制(zhi)(zhi)(zhi)生坯，重(zhong)錘(chui)重(zhong)量(liang)的(de)(de)(de)為(wei)(wei)(wei)50-100Kg，將(jiang)重(zhong)錘(chui)的(de)(de)(de)升(sheng)至0.2-1.0m的(de)(de)(de)高(gao)處，通過(guo)調(diao)節重(zhong)錘(chui)質量(liang)和(he)壓制(zhi)(zhi)(zhi)高(gao)度(du)改(gai)變(bian)壓制(zhi)(zhi)(zhi)能量(liang)，通過(guo)重(zhong)錘(chui)的(de)(de)(de)自由落體(ti)(ti)運動壓制(zhi)(zhi)(zhi)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粉(fen)(fen)體(ti)(ti)，得(de)到(dao)(dao)SiC增(zeng)(zeng)強Al基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)壓坯；(4)N2氣(qi)氛(fen)(fen)保(bao)(bao)護燒結：將(jiang)SiC增(zeng)(zeng)強Al基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)壓坯放(fang)置(zhi)管式(shi)氣(qi)氛(fen)(fen)爐中，設置(zhi)燒結溫(wen)度(du)為(wei)(wei)(wei)680-720℃，N2氣(qi)氛(fen)(fen)下保(bao)(bao)護燒結，升(sheng)溫(wen)速(su)率(lv)3-4℃/min，到(dao)(dao)達預定燒結溫(wen)度(du)后(hou)(hou)保(bao)(bao)溫(wen)2-3小(xiao)時，得(de)到(dao)(dao)SiC增(zeng)(zeng)強Al基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)預成(cheng)(cheng)品；(5)冷(leng)(leng)卻(que)：通過(guo)管式(shi)氣(qi)氛(fen)(fen)爐控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)SiC增(zeng)(zeng)強Al基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)預成(cheng)(cheng)品降溫(wen)冷(leng)(leng)卻(que)至400-450℃，冷(leng)(leng)卻(que)速(su)率(lv)2-3℃/min，保(bao)(bao)溫(wen)1-3小(xiao)時，隨爐冷(leng)(leng)卻(que)，待其冷(leng)(leng)卻(que)至室溫(wen)，取出樣品，去除附著在樣品表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金和(he)氧(yang)化層，得(de)到(dao)(dao)SiC顆粒增(zeng)(zeng)強Al基(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)成(cheng)(cheng)品。