[发明专利]一种SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种SiC颗粒增强Al‑Cu‑Mg基复合材料。采用Al‑CuMg合金粉末和SiC粉末为原料，所制得的SiC颗粒增强Al‑Cu‑Mg基复合材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，不同粒径的SiC颗粒对基体析出相的影响不同，小颗粒增强相因为在基体中广泛分布，引起的塑形变形以及残余应力更大，会加速析出相的形核析出。大尺度SiC增强复合材料只能在较少的范围内促进析出相形核。不同粒径的SiC颗粒对复合材料的时效硬化有显著影响。小尺度SiC颗粒增强复合材料随时效时间延长，析出相不会明显粗化，使复合材料出现峰时效的时间延长。本发明能够为制备高性能的Al‑Cu‑Mg基复合材料提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料以碳化物、氮化物、石墨等颗粒增强金属或合金基体的金属基复合材料统称，是一种较容易批量制造、加工、成形和成本较低的金属基复合材料。也是研究发展较成熟的复合材料。这类复合材料的组成范围宽广，可根据工作的工况要求选择基体金属和增强颗粒，常选用的颗粒有碳化硅、碳化钛、碳化硼、碳化钨、氧化铝、氮化硅、硼化钛、氮化硼及石墨等，常用的制造方法有粉末冶金法、铸造法、真空压力浸渍法和共喷射沉积法。可以直接做成零件，也可做成铸锭后进行热挤压、锻造、轧制等。

碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还可以制成高级耐火材料，脱氧剂，电热元件硅碳棒等。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料的制备原料包括：平均粒径为40μm的Al-CuMg合金粉末，纯度为99.5%，平均粒径分别为5μm和50μm的SiC粉末。

SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨时间为46h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放入真空烧结炉中进行烧结。

SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料的检测步骤为：密度采用阿基米德方法测定，硬度采用布氏硬度计测量，物相组成采用D250X射线衍射仪测定，微观结构采用Quan250扫描电镜进行表征。

所述的SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料，挤压能够有效促进小颗粒增强相在基体中的均匀分布，而对与基体粉末粒径相当的增强相的分布没有显著影响。

所述的SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料，不同粒径的SiC颗粒对基体析出相的影响不同，小颗粒增强相因为在基体中广泛分布，引起的塑形变形以及残余应力更大，会加速析出相的形核析出。大尺度SiC增强复合材料只能在较少的范围内促进析出相形核。

所述的SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料，不同粒径的SiC颗粒对复合材料的时效硬化有显著影响。小尺度SiC颗粒增强复合材料随时效时间延长，析出相不会明显粗化，使复合材料出现峰时效的时间延长，大尺度SiC颗粒增强复合材料因为在部分区域发生析出相的明显长大，可在较短的时间内出现峰时效。

所述的SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料，挤压能够将小颗粒增强复合材料和大颗粒增强复合材料的密度分别提高11%和3%，硬度分别提高57%和63%。在时效时间为1~12h时，小颗粒增强复合材料的硬度提高17%，而大颗粒增强复合材料的硬度先增大后减小。

本发明的有益效果是：