[发明专利]一种原位Al2

说明书

本发明属铝基复合材料技术领域，具体涉及一种原位颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。本发明将干燥后的煅烧高岭土与铝粉进行混合，将混合粉料在球磨罐内的氩气保护下进行球磨。向球磨后的混合粉末中加入镁粉，压制成预制块后进行烧结，然后将经烧结的预制块加入到A356铝合金熔体中，并进行机械搅拌，施加超声处理，静置除渣后浇铸获得原位Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。该方法所使用的反应粉末为煅烧高岭土，来源广泛，成本低廉，采用预制块的方法使颗粒与基体结合良好，制备工艺简单，可控性好，制备出的铝基复合材料增强颗粒分布均匀，增强颗粒与基体界面干净，性能优异，适合大规模化生产。

技术领域

本发明属铝基复合材料技术领域，具体涉及一种原位颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

原位法制备的颗粒增强铝基复合材料由于增强颗粒尺寸小，与基体结合界面干净，所以具有优异的力学性能，有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。目前用于原位铝基复合材料中最常见的增强颗粒主要有Al₂O₃、TiC和TiB₂等。其中Al₂O₃颗粒硬度较高，能使以它为增强相的复合材料具有高比强度、比模量以及良好的耐磨性，所以原位Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料具有不错的应用价值。

近年来，制备Al₂O₃颗粒的体系主要集中在Al-ZrO₂、Al-TiO₂、Al-CuO以及 Al-SiO₂这几种体系上，而这些体系在制备亚微米或纳米颗粒增强铝基复合材料价格上所使用的原料价格昂贵，制备复合材料的成本较高。我国高岭土资源丰富，高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。高岭土的理论化学组成为46.54％的SiO₂，39.5％的Al₂O₃，13.96％的H₂O，高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐。煅烧高岭土是将高岭土在煅烧炉中烧结到一定的温度和时间，将结构水脱去，使其的物理化学性能产生一定的变化，以满足一定的使用要求。

原位颗粒增强铝基复合材料中增强体颗粒通过化学反应生成，原位体系及制备工艺的差别导致该领域仍存在一些问题，包括界面润湿性不好、颗粒团聚、反应物难以添加等。许多增强相自身物化性质的差异会使得其与基体的润湿性受到影响，原位生成的细小颗粒在熔体内部容易团聚，特别是当颗粒达到亚微米或纳米尺寸时，小尺寸效应使得其在基体内部分散不均匀，较高程度上限制复合材料的性能，难以达到复合材料的设计要求。机械搅拌工艺通过搅拌器材带动熔体不停循环流动，使内部颗粒的分布发生变化。此工艺对设备、试验场所等条件要求不高，而且能够用于高颗粒含量复合材料的制备。此外，对铝熔体施加超声处理，产生的超声作用能使局部产生瞬时的高温高压和高速的射流，从而分散熔体中的颗粒。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为：109518033，公开日为：2019.03.26，发明名称为：一种原位Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料制备方法，该专利的制备方法是采用的反应粉末是CuO、AlNH₄(SO₄)₂、Zr(CO₃)₂中的一种，用稀土化合物作为反应促进物，添加发泡剂、K₂TiF等，通过熔炼反应60-80min，挤压铸造成型，再经T5或T6热处理，最终制备出颗粒增强铝基复合材料。该方法存在原料价格昂贵，反应时间太长，增强颗粒团聚，制备成本高的问题，不利于铝基复合材料的产业化生产。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种原位颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，生产成本低廉，制备的复合材料中基体与增强颗粒界面干净，颗粒分布均匀，具有良好的力学性能，适合大规模生产。