[发明专利]增强相分布可控的铝基复合材料制备方法

说明书

一种增强相分布可控的铝基复合材料制备方法，属于铝合金复合材料制备技术领域，解决铝基复合材料中增强相难以控制的技术问题，解决方案为：1.将铝合金表面自生成的氧化铝膜作为增强相；2.利用层状结构改善增强相的分布，使用不同层数控制增强相的层状分布；3.利用热压焊合以及波纹轧制破坏层状结构材料中氧化铝膜的完整性，使用不同的压缩量或者轧制速度及状态，使层与层间的氧化膜破裂，漏出新鲜金属液促进层状金属的结合；4.多向压缩改变层状碎裂氧化膜的分布状态，得到可控增强相分布的高性能铝基复合材料。本发明实质上是一种超细晶和粗晶相结合的多层非均匀层状复合结构，超越了传统方式对强塑性的改善，有利于材料安全性的提高。

技术领域

本发明属于铝合金复合材料制备技术领域，具体涉及一种增强相分布可控的铝基复合材料制备方法。

背景技术

铝基复合材料虽然具有优良的性能，但在复合材料的制备过程中仍然有很多难以克服的困难。因为基体铝合金和增强相颗粒间的润湿角一般都很大，结合有一定的困难，其制备过程也多种多样。在传统的铸造过程中，颗粒相的添加与融入不容易进行，用常规方法所制备的金属复合材料，颗粒在基体中以杂质的形式出现，其力学性能反而不如基体材料，尤其是纳米级的增强相颗粒，颗粒具有很高的表面能，促进了纳米颗粒的团聚，所以这些颗粒的加入，不仅不能在基体中形成有效的颗粒增强作用，也会使增强相颗粒与基体间的结合失效，弱化复合材料的力学性能。只有在特定的搭配条件下，使增强相分布均匀，两种材料融为一体，优势得到互补，才能减少单独发挥时的不足，进而复合材料的性能得到改善。综上所述，颗粒在基体中的团聚、与基体的界面结合不牢固，直接影响材料的使用性能。

在当今资源节约型的社会大背景下，颗粒增强铝基复合材料制备方法的创新及新型材料的研发显得越来越重要，只有技术的革新才能够节约资源，降低成本，提高生产效率，带来更多更大的经济效益。层状结构复合材料的制备，具有一定的优势，可控增强相的分布。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术部分所述的不足，提供一种增强相分布可控的铝基复合材料制备方法，采用扩散连接+波纹轧制复合工艺，制备出增强相呈层状结构分布的铝基复合材料，实质上是一种超细晶和粗晶相结合的多层非均匀层状结构，超越了传统方式对强塑性的改善，有利于材料安全性的提高，而且大大节约了成本，有助于增加经济效益。

本发明的设计构思为：

1.将铝合金表面生成的氧化铝膜（可为自生氧化膜，也可为阳极氧化后生成的膜）作为增强相；

2.利用层状结构改善增强相的分布，使用不同层数控制增强相的层状分布；

3.利用热压焊合以及波纹轧制破坏层状结构材料中氧化铝膜的完整性，使用不同的压缩量或者轧制速度及状态，使层与层间的氧化膜破裂，漏出新鲜金属液促进层状金属的结合；

4.多向压缩改变层状碎裂氧化膜的分布状态，得到可控增强相分布的高性能铝基复合材料。

本发明采用的技术方案如下：

增强相分布可控的铝基复合材料制备方法，依次包括以下步骤：

S1、铝合金板材氧化处理：

首先，切取厚度为5mm的铝合金板材，使用磨床对铝合金板材的表面进行抛光；

然后，将抛光后的铝合金板材在空气中自然氧化；

最后，取氧化后的铝合金板材和未进行氧化处理的板材的表面分别进行两次砂纸打磨，两次打磨的方向相互垂直，制得的板坯留待后续步骤使用；

S2、将步骤S1制得的氧化后的板坯与未氧化的板坯叠放，然后用锡纸包裹，并用真空包装机进行抽真空，制得层叠圆柱备用；

S3、热压扩散连接：