[发明专利]一种颗粒双相AlTiCrNiCu增强SiCp/Al复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种颗粒双相AlTiCrNiCu增强SiCp/Al复合材料及其制备方法。通过高温煅烧+球磨的方法，将SiC尖角裂解、磨钝，减小复合材料受力时在碳化硅处的应力集中，提高复合材料力学性能。所添加高熵合金化学元素组成为AlTiCrNiCu，其晶体结构为FCC+BCC双相结构，具有良好的强度和塑性，与铝基体有良好的界面结合。制得的复合材料增强体分布均匀，晶粒细小，无明显孔隙；具有高的强度、硬度和良好的耐磨性能。通过压力浸渗法制得的复合材料密度为2.94～3.09g/cm³，致密度为98.2～99.5％，塑性较一般方法制得的SiCp/Al有明显提高，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种颗粒双相AlTiCrNiCu增强SiCp/Al复合材料的制备方法。

背景技术

所谓复合材料，即是由两种及以上单一材料形成的材料，具有一系列不同于传统材料的优异性能，如高强、耐磨、抗冲击，因而受到广大学者关注。铝合金有较好的延展性但其耐磨性及抗拉强度不高，在铝合金中添加适量硬质SiC可提高铝合金的抗拉强度，但塑性大大降低。在SiCp/Al中添加适量高熵合金，可以在保留材料强度的同时，提高材料塑性。AlTiCrNiCu晶体结构为FCC+BCC双相结构，具有良好的强度和塑性，与铝基体有良好的界面结合，适合作为铝基复合材料的增强体。

现有关于铝基复合材料的研究主要集中在不同的单相增强体上，如陶瓷颗粒及金属颗粒。弥散分布的陶瓷SiC颗粒在材料形变时可阻碍位错运动，提高材料强度。高体积分数的SiC增强6061Al复合材料抗拉强度可达263MPa，但SiC 与铝基体界面结合较差且SiC棱角处易形成应力集中，复合材料延伸率较低；金属颗粒与铝基体有良好的界面结合，可以在材料形变时承担一部分载荷，提高材料塑性。Ni增强6061Al复合材料的延伸率可达21％，但抗拉强度仅为172MPa。国内外工业的发展对铝基复合材料的性能提出了更高的要求，单一增强相铝基复合材料难以满足发展需求，因而开发一种综合力学性能优异的铝基复合材料制备方法具有重要意义。将SiC和金属颗粒同时加入到铝合金中可以兼顾两种增强体的优势，大大提高铝合金的综合力学性能。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种高熵合金 AlTiCrNiCu和SiC混杂增强铝基复合材料的制备方法，并能满足快速、大规模制备的要求。该方法为SiC钝化处理+球磨混粉+压力浸渗制备块体复合材料。本发明所添加高熵合金化学元素组成为AlTiCrNiCu，其晶体结构为FCC+BCC 双相结构，具有良好的强度和塑性，与铝基体有良好的界面结合。本发明采用压力浸渗成形方法，具有操作简便、成形快、可制备大块体件、制得的材料致密度高等优点。制得的复合材料增强体分布均匀，晶粒细小，无明显孔隙；具有高的强度、硬度和良好的耐磨性能。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种颗粒双相AlTiCrNiCu增强SiCp/Al复合材料。该复合材料的密度为2.94～3.09g/cm³，致密度为98.2～99.5％，增强体在铝基体上分布均匀，没有明显孔隙，具有良好的强度、硬度、塑性和耐磨性能。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种颗粒AlTiCrNiCu增强SiCp/Al复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将SiC粉末置于坩埚中，放入高温加热炉中于1000℃～1100℃中煅烧 3～5h，随炉冷却后，过筛。而后将粉末倒入烧杯中，加入适量酒精，在超声清洗机中振荡清洗，再放入干燥箱中干燥10h。

(2)将SiC粉末置于球磨机中进行球磨，球料比为(6～10)：1，球磨时间为8h，转速为250～350r/min。

(3)称取适量AlTiCrNiCu、SiC和铝合金粉末并混合均匀，得到混合粉末；