申請號: 201710899306.9

申請日: 2017.09.28

國家/省市:中國安徽(34)

公開號: 107641727A

公開日: 2018.01.30

主分類號:C22C 1/05(2006.01)

分類號: C22C 1/05(2006.01); C22C 21/00(2006.01); C22C 32/00(2006.01); B22F 1/00(2006.01); B22F 3/02(2006.01); B22F 3/10(2006.01)

申請人: 合肥工業大學

發明人: 吳玉程; 王武杰; 洪雨; 劉家琴; 湯文明

代理人: 沈尚林

代理機構:北京輕創知識產權代理有限公司(11212)

申請人地址:安徽省合肥市屯溪路193號

摘要：本發明公開了一種通過高速壓制制備高體積分數SiC顆粒增強Al基復合材料的方法，包括SiC粉體的氧化處理混料、高速壓制成型、N2氣氛保護燒結和冷卻步驟。本發明通過高速壓制技術制備高體積分數的SiC顆粒增強Al基復合材料的壓坯，該過程制備的壓坯密度高且密度分布均勻、生產率高、成本低廉，可經濟成形大型零件。SiC顆粒增強Al壓坯經高速壓制技術單次壓制后，相對密度為85?92％，較高的壓坯密度有利于降低燒結溫度和燒結時間。在N2氣氛保護下，壓坯加熱到鋁合金熔點以上進行液相燒結，液相填充碳化硅顆粒之間的空隙和鋁合金粉末間的冶金結合同時進行。燒結坯凝固冷卻后的得到碳化硅分布均勻、相對密度94?98％、熱導率150?190W/mK的碳化硅增強鋁基復合材料。

主權利要求

1.一種通過高速壓制制備高體積分數SiC顆粒增強Al基復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)碳化硅粉體表面處理：將碳化硅粉末在去離子水中超聲振動30-60分鐘，除去碳化硅表面的雜質和油污，然后進行干燥處理，先在150-200℃烘箱中干燥10-12小時，將干燥后的碳化硅放到剛玉坩堝中，再放入高溫爐中，在1000-1200℃的溫度下保溫2-4小時，升溫速度2-5℃/min，使其表面形成一層致密的SiO2層，然后隨爐冷卻；(2)混料：向氧化處理后的碳化硅粉體中加入鋁合金粉末，其中碳化硅粉體占混合粉末的體積分數為30-50％，鋁合金粉末占混合粉末的體積分數為50-70％，將混合原料置于滾筒式混料機中混12-15小時，轉速為180r/min，得到均勻性良好的混合粉末；(3)高速壓制成型：采用重力勢能作為蓄能方式，將步驟(2)制得的混合粉末高速壓制實驗機壓制生坯，重錘重量的為50-100Kg，將重錘的升至0.2-1.0m的高處，通過調節重錘質量和壓制高度改變壓制能量，通過重錘的自由落體運動壓制混合粉體，得到SiC增強Al基復合材料壓坯；(4)N2氣氛保護燒結：將SiC增強Al基復合材料壓坯放置管式氣氛爐中，設置燒結溫度為680-720℃，N2氣氛下保護燒結，升溫速率3-4℃/min，到達預定燒結溫度后保溫2-3小時，得到SiC增強Al基復合材料預成品；(5)冷卻：通過管式氣氛爐控制SiC增強Al基復合材料預成品降溫冷卻至400-450℃，冷卻速率2-3℃/min，保溫1-3小時，隨爐冷卻，待其冷卻至室溫，取出樣品，去除附著在樣品表面的鋁合金和氧化層，得到SiC顆粒增強Al基復合材料成品。