[发明专利]一种低成本、环保、耐磨双连续相复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其涉及一种低成本、环保、耐磨双连续相复合材料的制备方法。

背景技术

三维连续网络结构复合材料是增强相和基体在三维空间连续分布的复合材料。由于此种复合材料在三维空间连续分布，这种复合材料可以容纳更高体积分数的陶瓷相，有利于将分布在小范围内的应力在空间范围内分散和传递，复合材料的耐磨性也大大提高。与颗粒增强和纤维增强复合材料相比，这种复合材料解决了材料的各向异性这一技术难点。

国内从1990年中后期起，金属所、上海交通大学、济南大学等单位研究了三维连续网络结构复合材料的制备工艺及性能，并取得了阶段性的成果。金属所提出将制备的泡沫SiC增强铜基复合材料应用于高速列车的制动材料。南昌航空大学王薇薇制备出氧化铝陶瓷增强铸铁复合材料，其阻尼比普通铸造的金属材料高出1.5倍。但是通过仔细分析发现，在这些研究中使用的多孔陶瓷材料主要有Al2O3、SiC、Si3N4等。由于上述多孔陶瓷制备成本都非常高、制备工艺较复杂，三维连续网络结构复合材料的应用领域受到了极大的限制。

针对上述局限性，本发明提出应用球状粉煤灰制备的泡沫陶瓷作为三维网络结构复合材料的增强相，从而大大降低了增强相的成本。此外，粉煤灰是一种不能忽视的危险物质，对其加以利用具有重要的环保意义。特别需要指出的是，使用这种低成本增强相制备的复合材料具有优异的耐磨性，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种低成本、环保、耐磨双连续相复合材料的制备方法，本发明所用增强相为陶瓷材料，这种材料的硬度高，耐磨性好；而铝合金的导热、韧性好，将铝合金和陶瓷复合可得到兼有二者优点的双连续相复合材料。

本发明是这样来实现的，用挤压铸造技术制备沉珠泡沫陶瓷增强铝基复合材料，其特征是将预热温度为200℃的泡沫陶瓷放入预热温度为350℃的模具中，并将温度为780℃—820℃的液态铝合金浇入挤压铸造模具中，然后合模加压，在20Mpa——70Mpa的压力下保压50s，冷却后开模取样，制备出复合材料。

本发明的技术效果是：采用本发明得到的双连续相复合材料组织致密，界面结合良好，耐磨性好，完全满足汽车制动材料的要求，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，对环境无污染。

附图说明

图1为本发明实施实例1条件下沉珠泡沫陶瓷增强铝基复合材料的组织形貌。

图2为本发明实施实例2条件下沉珠泡沫陶瓷增强复合材料的组织形貌。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

本实施例中所述的沉珠泡沫陶瓷，是通过泡沫浸渍法制备的，其孔隙率为80%左右。

实施实例1。

将预热温度为200℃的泡沫陶瓷放入预热温度为350℃左右的模具中，并将温度为780℃左右的液态铝合金浇入挤压铸造模具中，然后合模加压，在40Mpa的压力下保压50s左右，冷却后开模取样，得到复合材料。

实施实例2。

将预热温度为200℃的泡沫陶瓷放入预热温度为350℃左右的模具中，并将温度为800℃左右的液态YL112铝合金浇入挤压铸造模具中，然后合模加压，在40Mpa的压力下保压50s左右，冷却后开模取样，得到复合材料。

如图1所示，浇注温度为760℃时，泡沫陶瓷增强铝基复合材料的界面结合良好，形成互穿式界面结合；并且增强相在基体中连续分布，形成双连续相复合材料。硬质相的连续分布将铝合金的耐磨性提高了35倍，完全满足汽车制动材料的要求。

如图2所示，浇注温度为780℃时，泡沫陶瓷增强铝基复合材料的界面结合良好，形成互穿式界面结合；并且增强相相在基体中连续分布，形成双连续相复合材料。硬质相的连续分布将铝合金的耐磨性提高了40倍，完全满足汽车制动材料的要求。

从图中可以看出，采用本发明得到的双连续相复合材料组织致密，界面结合良好，耐磨性好，完全满足汽车制动材料的要求，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，对环境无污染。