[发明专利]一种高体积分数SiC增强Al基复合材料的制备方法

说明书

本发明是一种高体积分数的SiC颗粒增强Al基复合材料的制备方法，包括SiC粉体的氧化处理、TiO₂溶胶的制备、SiC粉体表面涂覆、还原气氛下高温煅烧、混料、成型、Ar气氛保护烧结和冷却步骤。本发明制备工艺简单，有效的提高了SiC颗粒与熔融金属A1间的界面结合，避免了不利的界面反应出现，降低了传统采用粉末冶金方法致密度不高的不足，最终制备出的SiC颗粒增强Al基复合材料性能优异，例如抗弯强度为181.7‑203.5Mpa、致密率为91.0％‑95.3％、体积分数为56.5％。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料材料领域，具体涉及一种高体积分数的SiC颗粒增强Al基复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)具有高熔点、高机械强度、高热稳定性、良好的化学稳定性、低热膨胀系数等优良的性能；Al具有许多突出的优点，如可塑性好、质量轻、工艺技术容易掌握，易于加工等，结合二者的优势制备出的高体积分数SiC增强Al基复合材料具有比强度和比刚度高、高温性能好、耐疲劳和耐磨、阻尼性能好、热膨胀系数低、高电导率等特点，成为当下最具前途的新型结构材料之一，在电子封装、航空航天、化工、军工等领域有着广泛的应用。

目前，常见的高体积分数的SiC颗粒增强Al基复合材料的制备方法有粉末冶金法、挤压铸造法、真空压力渗透法等。

张强等增强体选择了粒径分别为20、40和60μm的3种α-SiC颗粒，基体合金为LD11铝合金(主要化学成分11.99％Si，0.5％～1.3％Cu，0.8％～1.3％Mg，1.0％Fe，0.5％～1.3％Ni，其余为Al)以电子封装为应用对象，通过合理选择一定粒径分布的SiC颗粒，采用挤压铸造方法制备了SiC颗粒体积分数分别为50％，60％和70％的3种SiC_p/Al复合材料。(张强,陈国钦,武高辉,等.含高体积分数SiC_p的铝基复合材料制备与性能[J].中国有色金属学报,2003,13(5):1180-1183.)

庆平王等采用合金化的方式和无压浸渗法制备出了高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料。其研究发现以酸洗过的SiC颗粒及造孔剂Fe(NO₃)₃·9H₂O为主要原料，采用硬脂酸锌作为润滑剂，水玻璃作为粘接剂并以Al-10Si-8Mg合金为基体制备的复合材料组织均匀，致密度好，无明显气孔缺陷；界面反应产物为Mg₂Si、MgAl₂O₄和Fe，其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度。(庆平王,玉程吴,洪雨,等.含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能[J].中国有色金属学报.)

陈成等以绿色SiC颗粒(纯度>99％，平均粒径为30μm)、Al粉和Si粉的混合物(Al-10％(质量分数)Si合金粉，平均粒径为75μm)为原料。通过对SiC颗粒进行表面改性处理，并向Al基体中添加Si元素合金化，采用真空压力渗透法(热压烧结方法)制备了Al-10Si-50％(质量分数)SiC复合材料，研究了复合材料的微观组织和导热性能。(陈成,张国玲,于化顺,等.高体积分数SiC_p/Al-Si复合材料的微观组织与导热性能[J].功能材料,2012,43(19):2675-2679.)