[发明专利]一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法

说明书

一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法，本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法。本发明是是为了克服现有热压烧结制备复合材料工艺复杂，成本高和生产效率低的缺点。一、球磨混粉：将陶瓷颗粒增强体和铝基体球磨混粉，得到混合粉末；二、冷压制备预制体：采用石墨模具对混合粉末进行分步压实，得到预制体；三、在大气气氛下对预制体进行热压烧结，烧结完成后将石墨模具转移至空气中，自然冷却至室温，脱模得到颗粒增强铝基复合材料。本发明用于制备颗粒增强铝基复合材料。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料具有低密度、高比强度和高比刚度，优异的耐磨性以及优异的耐高温性能等等。由于颗粒增强铝基复合材料具备可设计性，可以充分发挥基体铝合金和颗粒的优异性能。因此，低成本，工艺简单，可实现产业化的制备工艺一直是研究的热点。

真空热压烧结是一种广泛应用的方法，属于粉末冶金的一种，该方法可以成功的制备增强体体积分数较低的复合材料，致密度较高，复合材料质量较好。然而该方法工艺复杂，成本较高，制备材料过程中始终保持真空条件，难以形成产业化生产。

专利CN104232973A公开了一种中、低体积分数陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该方法采用了水溶性盐造孔，氮气气氛浸渗Al液的方法，可以制备中、低体积分数铝基复合材料，然而该方法制备复合材料尺寸受限，制备后材料致密度不高，制备工艺较为复杂。

因此，克服大气气氛条件下高致密度制备复合材料是能否实现颗粒增强铝基复合材料产业化的关键。

发明内容

本发明是为了克服现有热压烧结制备复合材料工艺复杂，成本高和生产效率低的缺点，而提供一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法。

本发明一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法是按以下步骤进行：

一、球磨混粉：将陶瓷颗粒增强体和铝基体球磨混粉，得到混合粉末；

二、冷压制备预制体：采用石墨模具对混合粉末进行分步压实，得到预制体；

三、在大气气氛下对预制体进行热压烧结，烧结完成后将石墨模具转移至空气中，自然冷却至室温，脱模得到颗粒增强铝基复合材料。

本发明的有益效果是：

本发明中采用水洗工艺，除去陶瓷粉体团聚，提高粉体质量，减少复合材料内部孔洞；采用分步压实，保证材料内部均匀；采用低速球磨，小直径磨球以及较高的球料比，提高粉体混合均匀性，控制铝粉体氧化剂变形，保证铝粉体和陶瓷颗粒之间的界面结合；最终实现大气环境制备颗粒增强铝基复合材料。

低体积分数颗粒增强铝复合材料体积分数分步较广，颗粒在基体中分步均匀，材料无各向异性，相比于铝合金材料，性能优异，可促进材料的更新换代，社会效益及其显著。

本方法取代真空环境，实现大气环境制备颗粒增强铝基复合材料，极大程度降低材料成本。通过本方法制备的复合材料致密度高，成品率高，成本较低，工艺过程简单，流程短，有利于工业化生产具有显著的经济效益。制备的颗粒增强铝基复合材料的屈服强度为415～470MPa，抗拉强度达到470～540MPa，延伸率为3～6％，弹性模量为110～120GPa。

附图说明

图1为实施例一制备的颗粒增强铝基复合材料的金相照片；

图2为实施例一中颗粒增强铝基复合材料的透射电镜照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种大气气氛下热压烧结制备颗粒增强铝基复合材料的方法是按以下步骤进行：