[发明专利]一种非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。该非晶颗粒增强铝基复合材料，非晶颗粒增强铝基复合材料中增强相为Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶合金，基体为纯铝，其中增强相的质量分数为5%～40%。首先球磨制备得到Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶合金粉末；加入松节油和酒精，再进行球磨，待球磨结束后，干燥得到粉末；将粉末加入纯铝粉末均匀混合然后采用放电等离子烧结工艺进行烧结，制备得到Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶颗粒增强铝基复合材料。本发明的非晶颗粒增强铝基复合材料具有较高的强度和硬度的特点而且具有良好的塑性。

技术领域

本发明涉及一种非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

金属基复合材料是指以金属、合金或者金属间化合物为基体，并且含有增强成分的一种复合材料。它是复合材料的一个新的分支，虽然在20世纪60年代末才开始有了较快的发展，但金属基复合材料克服了聚合物基复合材料导热性差、不导电、易吸湿、老化、释放小分子等缺点，同时该类材料因为比模量和比强度较高、高温力学性能好、耐磨性能优异、热膨胀系数较小、尺寸稳定性高、抗疲劳性能优异而被广泛应用于航空航天和汽车领域。

颗粒增强铝基复合材料以其基体可选择范围宽、成本低、易于传统工艺方法制备和加工，能实现批量和大规模生产、制备的材料表现出良好的尺寸稳定性和各向同性而备受瞩目。

机械合金化（Mechanical Alloying，简称MA）是指金属或合金粉末在高能球磨过程中，与磨球之间发生长时间的激烈冲击和碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊和断裂，实现粉末颗粒中原子的扩散，从而在固态下实现合金化的一种粉末制备技术。自20世纪60年代末问世以来，机械合金化技术从最初应用于制备弥散强化合金材料，到逐步应用于制备非晶、准晶材料，纳米材料等非平衡态材料，金属间化合物等诸多领域表现出十分广阔的发展前景。

运用机械合金化的方法制备非晶合金，可以充分扩展各主元间的固溶度，比铸造条件下更加有利于非晶合金的形成；同时，用合金元素粉末作为原料，可以方便快捷地制备出均匀的纳米级的非晶粉末。机械合金化方法的不足之处在于：合金粉末在球磨过程中，将不可避免地受到来自磨球介质、球磨罐内气氛和过程控制剂等的污染，引入的杂质还可能在球磨过程中与粉末发生反应而形成新的物相。杂质污染会改变合金的相组成和结构，降低合金的塑性和韧性。因此在球磨过程中必须严格控制和减少对粉末的污染。

放电等离子烧结（SPS）是集等离子活化、热压烧结和电阻加热为一体具有升温速度快、烧结时间短、所制得的材料致密度高、外加压力和烧结气氛可控等特点的一种材料制备的新技术。对于SPS的烧结机理，一般认为，SPS过程除具有热压烧结的焦耳热和热压造成的塑性变形促进烧结过程外，还在粉末颗粒间产生直流脉冲电压，并有效利用了粉体颗粒间放电产生的表面活化作用和自发热作用，因而产生了SPS过程所特有的有益于烧结的现象。

目前现有技术中并没有Zr₅₄Al₁₅Cu₁₉Ni₁₀Y₂非晶颗粒增强铝基复合材料。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。本发明的非晶颗粒增强铝基复合材料具有较高的强度和硬度的特点而且具有良好的塑性。本发明通过以下技术方案实现。