[发明专利]一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料，其特征在于，增强相为二氧化硅纳米纤维，基体为铝合金。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料，其特征在于，所述铝合金包括变形铝合金和铸造铝合金；所述变形铝合金包括1xxx系、2xxx系、4xxx系、5xxx系、6xxx系或7xxx系铝合金；所述铸造铝合金包括Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-RE系或Al-Zn系铝合金。

3.根据权利要求1所述一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料，其特征在于，所述二氧化硅纳米纤维占二氧化硅纳米纤维与铝合金总质量的质量分数在0.1%～35%之间，所述铝合金占二氧化硅纳米纤维与铝合金总质量的质量分数在65%～99.9%之间，且二者之和等于1。

4.制备权利要求1-3任一项所述一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）二氧化硅溶胶的制备：将正硅酸乙酯、乙腈、去离子水和浓盐酸在油浴锅中加热，取出后在烘箱中陈化，得到二氧化硅溶胶，静置；

（2）静电纺丝：将静置后的二氧化硅溶胶静电纺丝，收集得到二氧化硅纳米纤维膜；

（3）制备预制块：将获得的二氧化硅纳米纤维膜剪碎，再与铝合金粉混合后用压机压制成预制块；

（4）放电等离子烧结制备铝基复合材料：采用放电等离子烧结系统对制备的预制块进行烧结，烧结完成后随炉冷却至室温，脱模，得到所述二氧化硅纤维增强铝基复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述正硅酸乙酯和乙腈的体积比为4~1：1；所述去离子水、浓盐酸和乙腈的体积比为1：30：53~215。

6.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述乙腈采用同等量的乙醇代替；所述浓盐酸采用同等量的浓硝酸代替。

7.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述油浴的温度为60~100℃，时间为0.5~3小时；所述陈化的温度为35~40℃，时间为10~60h；所述静置是静置至二氧化硅溶胶的粘度达到8~18mPa•s。

8.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述静电纺丝的参数设置为：电压为12-18kV，溶胶注射速率为0.001-0.02ml/s，收集距离为5-10cm，转速为200-3000rpm。

9.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述铝合金粉和剪碎的二氧化硅纳米纤维膜混合的时间为10~20h；所述压制的压力为200-400MPa，保压时间为5-20s。

10.根据权利要求4所述的一种二氧化硅纤维增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述烧结的温度为450℃～550℃，升温速率为50～120℃/min，保温烧结时间为5～20min，烧结压力为20～50MPa；烧结过程采用的模具为石墨模具。