[发明专利]一种SiC/Al双金属复合材料的制备方法

说明书

本发明属于金属基复合材料技术领域。一种SiC/Al双金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：选取含硬质颗粒的铝基复合材料，保留材料表面的氧化膜；所得铝基复合材料和铝合金放入模具中，铝合金与含有硬质颗粒的铝基复合材料表面相接触，两种金属保温一段时间后在双金属表面施加压力，保温温度高于铝合金固相线温度、低于液相线温度，挤压成型后即得铝基双金属复合材料。本发明制备方法，将含有硬质颗粒的铝基复合材料与铝合金在半固态下高温挤压复合，制得的铝基双金属复合材料具有较高的结合强度。相比于电镀法制备双金属复合材料，本发明生产成本低，工艺简单，生产效率高，安全无污染，且制得的双金属复合材料具有更高的结合强度。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种SiC/Al双金属复合材料的制备方法。

背景技术

铝碳化硅复合材料具有密度低、热膨胀系数小、强度高、比模量高、尺寸稳定性和导热性良好以及耐磨性优异的特点。铝基碳化硅复合材料在耐磨材料领域具有广泛的应用前景。然而，铝基碳化硅复合材料铸造性和塑性较差，使其应用受到了限制。采用具有较高韧性的铸造铝合金与铝基碳化硅复合材料进行双金属复合是解决该问题的有效方法之一，双金属复合技术为解决耐磨材料的轻量化、高耐磨和高韧性提供了一条可行途径。

采用传统的焊接法制备双金属复合材料，易出现氧化夹渣、吸气、热裂和成分偏析等缺陷。除焊接法外，双金属复合方法按材料状态可分为固-液复合、固-固复合以及液-液复合。固-固复合方法，如高温挤压，具有生产成本低和生产效率高的特点，但铝合金极易氧化，在表面形成致密氧化膜，氧化膜的存在会阻碍双金属相互作用，降低双金属界面的连接质量，不容易形成良好的结合。固-液复合方法，如高温浇注，浇注时易在界面上生成较厚的中间化合物，过渡层的形成会影响双金属复合材料的结合强度和物理性能。可通过电镀法在铝合金表面形成代替氧化膜的锌层，锌层熔点低，正高温下锌层对双金属相互作用的影响小，并且能够避免金属表面再次氧化。但电镀法制备双金属复合材料，工艺步骤复杂，电镀能耗高，污染大，生产成本高，复合材料的结合强度提高有限。因此，需要一种双金属复合材料的制备方法，工艺简单、无污染、生产成本低，同时可获得结合强度高、综合性能好的双金属复合材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种SiC/Al双金属复合材料的制备方法，该制备方法将含有硬质颗粒的铝基复合材料与铝合金在半固态下高温挤压复合，制得的铝基双金属复合材料具有较高的结合强度、耐磨性和可塑性。

本发明的技术方案如下：

一种SiC/Al双金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.选取含硬质颗粒的铝基复合材料，保留材料表面的氧化膜；

S2.将步骤S1所得的铝基复合材料放入模具中，放入铝合金，或将铝合金加热熔化后熔体倒入模具中，铝合金与铝基复合材料表面相接触，将两种金属保温一段时间，保温温度高于铝合金固相线温度、低于液相线温度，保温时间根据试样尺寸决定；将两种铝合金加热至粘稠液态或半固体，此时双金属中液相占比为5%-50%；

S3.将处于半固体状态下的双金属铝合金放置于挤压机下，在双金属上表面或者下表面施加压力，两种金属在挤压力作用下移动一定位移；

S4.两侧金属到达指定位移后，进行保压，铝基复合材料中的硬质颗粒在挤压过程中挤碎双金属界面处氧化膜，界面两侧新鲜铝液和高熔点相实现冶金结合，凝固后即得铝基双金属复合材料。

进一步，由于氧化膜是裂纹源，若氧化膜留在界面会导结合强度降低，在挤压过程中破碎的氧化膜碎片会随着硬质颗粒的移动远离界面，从而增加了界面处的结合强度。

进一步的，所述含硬质颗粒的铝基复合材料包括铝基碳化硅复合材料、铝硅合金、铝基碳化硼复合材料等。

进一步的，所述铝基碳化硅复合材料为液态搅拌法制备的铝基碳化硅复合材料，碳化硅含量为10-30wt%；所述铝硅合金中硅含量为5-50wt%。