[发明专利]氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备 方法。

背景技术

铅是柔软和延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。铅原本的颜色为青白色，在空 气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸充电池、弹头、炮弹、焊接物 料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金，例如电子焊接用的铅锡合金。铅是 一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、 电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球。因此,铅基复合材料已成为金属基复合材料中 最常用的、最重要的材料之一。

碳纤维增强铅基复合材料是以碳纤维增强铅基体的金属基复合材料，碳/铅复合 材料中碳纤维含量可根据性能要求选取，一般在30％～40％(体积)左右，由于碳纤维(石墨 纤维)的加入，明显提高了材料的强度、弹性模量和抗蠕变性能，明显地减小了比量，用体积 含量Vf=40％的石墨纤维(P75)增强铅复合材料其相对密度为6.09g/cm3，纵向拉伸强度为 290MPa，弹性模量为240GPa。这种材料主要用于核工程中，如核潜艇的大型蓄电池极板，制 造方法主要是热压法和液体金属浸渍法直接制成板或零件。但是铅的硬度较低，因此制成 的铅基复合材料容易变形。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种氧化铝颗粒增强铅基复合材料及其制备方 法，该复合材料的硬度高，不易变形。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

氧化铝颗粒增强铅基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：磷粉4～8%，铁粉1～ 20%，铌粉1～10%，氧化铝2～6%，过氧化钠4～8%，氮化钛5～9%，轻质碳酸钙10～12%，三氧化 铱12～14%，硬脂酸钙1～8%，羧甲基纤维素5～10%，其余是铅粉。

作为优选，氧化铝颗粒增强铅基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：磷粉 6%，铁粉10.5%，铌粉5.5%，氧化铝4%，过氧化钠6%，氮化钛7%，轻质碳酸钙11%，三氧化铱13%， 硬脂酸钙4.5%，羧甲基纤维素7.5%，其余是铅粉。

作为优选，氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。

氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将磷粉，铁粉，铌粉，氧化铝，过氧化钠，氮化钛，轻质碳酸钙，三氧化铱，硬脂酸钙， 羧甲基纤维素，铅粉混匀，烘干，烘干温度为200～300℃，烘干时间10～20min；

（2）冷压器中冷压；

（3）烧结，烧结温度为600～700℃，烧结压力为2.5～4MPa，保温时间为30～40min；

（4）冷却。

作为优选，步骤（2）冷压压力为800～900MPa。

作为优选，步骤（3）升温速率为90～100℃/min。

原理：氧化铝与铅基体组织结合紧密，减小网孔的大小，提高铅基复合材料的硬 度。

有益效果

加入了氧化铝的复合材料的布氏硬度为90.6～93.6，说明氧化铝可以明显提高复合材 料的硬度。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。

实施例1

氧化铝颗粒增强铅基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：磷粉6%，铁粉10.5%，铌 粉5.5%，氧化铝4%，过氧化钠6%，氮化钛7%，轻质碳酸钙11%，三氧化铱13%，硬脂酸钙4.5%，羧 甲基纤维素7.5%，其余是铅粉。

氮化钛为二氮化二钛或四氮化三钛。

氧化铝颗粒增强铅基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将磷粉，铁粉，铌粉，氧化铝，过氧化钠，氮化钛，轻质碳酸钙，三氧化铱，硬脂酸钙， 羧甲基纤维素，铅粉混匀，烘干，烘干温度为250℃，烘干时间15min；

（2）冷压器中冷压；

（3）烧结，烧结温度为650℃，烧结压力为3MPa，保温时间为35min；

（4）冷却。

步骤（2）冷压压力为850MPa。

步骤（3）升温速率为95℃/min。

实施例2