[发明专利]用于制造金属基质复合材料的组合物

说明书

本申请是申请号为200480009479.X，申请日为2004年4月8日，发明名称为“用于制造金属基质复合材料的组合物”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及其中补强填充剂与金属相交互分散(interdisperse)的材料。换言之，本发明涉及金属基质复合材料(MMC)。

背景技术

金属基质复合材料(MMC)是其中补强填充剂与金属相交互分散的一类材料。参看Rohatgi，Defense Science Journal，Vol.43，No.4，October 1993，pp 323-349。在一种MMC材料的制备中，微粒陶瓷补强填充剂与熔融金属混合，然后将该混合物冷却以形成MMC制品。在另一种MMC材料的制备中，使含有陶瓷补强填充剂的多孔陶瓷预成型坯被熔融金属浸透，然后将填充了金属的预成型坯冷却以形成MMC制品。MMC比金属刚硬和坚固但是比陶瓷有延性。

一般而言，为了使通过上述第一种制备方法(将陶瓷补强填充剂与熔融金属混合然后将该混合物冷却以形成MMC制品)制得的MMC获得高性能，应该是：(a)陶瓷补强填充剂具有被熔融金属良好润湿的能力；(b)陶瓷补强填充剂具有在熔融金属中良好的化学稳定性；(c)陶瓷补强填充剂具有在熔融金属中良好的分散性；(d)形成MMC后，陶瓷补强填充剂具有与金属之间良好的粘合性。

一般而言，为了使通过上述第二种方法(使预成型坯被熔融金属浸湿然后将填充了金属的预成型坯冷却以形成MMC制品)制得的MMC获得高性能，应该是：(a)预成型坯的陶瓷补强填充剂具有被熔融金属良好润湿的能力；和(b)形成MMC后，陶瓷补强填充剂具有与金属之间良好的粘合性。

在MMC中表现良好的陶瓷补强填充剂(例如与熔融铝混合的二硼化钛或碳化钛；或被熔融铝浸透的多孔碳化硼预成型坯)相对昂贵，从而明显提高MMC制品的成本。成本相对较低的陶瓷补强填充剂在MMC中的性能很差。例如，氧化铝(Al₂O₃)和二氧化硅(SiO₂)是成本相对较低的补强填充剂材料，但是二氧化硅和氧化铝都不能被熔融铝润湿。氧化铝补强填充剂粒子容易在熔融铝中聚结而不是较好地分散，而二氧化硅在熔融铝中起反应以形成富含硅的Al和Al₂O₃。如果能够使用不能被熔融铝润湿的那类相对低成本陶瓷补强填充剂来制造较低成本的高性能MMC，这将是MMC工艺的重大进展。

发明内容

本发明是一种与熔融金属混合以制造金属基质复合材料的组合物，该组合物的特征在于：一种陶瓷补强填充剂，该陶瓷补强填充剂不能被熔融铝润湿和/或在熔融铝中不具有化学稳定性，该陶瓷补强填充剂涂有一种陶瓷材料，该陶瓷材料可以被熔融铝润湿并且在熔融铝中具有化学稳定性。

在另一具体实施方式中，本发明是一种制造多孔预成型坯的组合物，该预成型坯被熔融金属浸透以制造金属基质复合材料，该组合物的特征在于：一种陶瓷补强填充剂，该陶瓷补强填充剂不能被熔融铝润湿，该陶瓷补强填充剂涂有一种陶瓷材料，该陶瓷材料可以被熔融铝润湿。

在另一具体实施方式中，本发明是一种用陶瓷材料涂布陶瓷补强填充剂的方法，该方法的特征在于下述步骤：(a)将陶瓷补强填充剂置于真空室内，和(b)使一种陶瓷材料在真空室中汽化以使该陶瓷材料沉积在陶瓷补强填充剂上。

在又一具体实施方式中，本发明是一种通过下述方法制得的金属基质复合材料制品，该方法的特征在于下述步骤：(a)将熔融铝或熔融铝合金与这部分第一段的组合物混合以形成其混合物；和(b)将该混合物冷却以形成金属基质复合材料制品。

在再一具体实施方式中，本发明是一种通过下述方法制得的金属基质复合材料制品，该方法的特征在于下述步骤：(a)由这部分第二段的组合物形成多孔预成型坯；(b)使该多孔预成型坯与熔融铝或熔融铝合金接触以使熔融铝或熔融铝合金渗入多孔预成型坯以制造被渗透的预成型坯；和(c)将该被渗透的预成型坯冷却以形成金属基质复合材料制品。

附图说明

图1是本发明的由涂有一层碳化硼的氧化铝粒子构成的组合物的截面图。

图2是本发明的由涂有一层二硼化钛的二氧化硅粒子构成的另一种组合物的截面图，该二硼化钛层上又涂有一层镍。

具体实施方式