一種高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。將陶瓷顆粒在模具中壓制成預(yù)制塊，加熱預(yù)制塊、模具；熔化鋁合金，將鋁合金熔體倒入模具中，使模具、預(yù)制塊、鋁合金保持相同溫度，對(duì)熔體施加壓力，同時(shí)對(duì)預(yù)制塊抽氣，使鋁合金有效的滲入預(yù)制塊的孔隙，從而制備高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明專利技術(shù)利用模具、預(yù)制塊、鋁合金熔體等溫的特點(diǎn)，保證鋁熔體在浸滲過程中具有良好的流動(dòng)性，使其充分浸滲入陶瓷粉末預(yù)制塊的孔隙中，同時(shí)在預(yù)制塊下部抽氣，排出預(yù)制塊中的氣體，在孔隙處形成真空，有利于浸滲過程的進(jìn)行。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)備簡單，便于操作，具有良好的推廣前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及的是一種復(fù)合材料
的制備方法，具體地說，是。
技術(shù)介紹
高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高比模量和低熱膨脹系數(shù)，在航空航天、國防、工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的高體積分?jǐn)?shù)顆粒鋁基復(fù)合材料的制備方法是將增強(qiáng)顆粒與鋁合金粉末經(jīng)過混粉、冷壓，燒結(jié)和致密化制備而成，或者是將鋁合金，通過擠壓浸滲或氣壓浸滲的方法滲入增強(qiáng)顆粒預(yù)制塊中制備而成。這兩種方法存在著工藝步驟復(fù)雜，設(shè)備要求高，界面反應(yīng)難以控制等缺陷，不利于推廣應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供。該方法是采用真空等溫?cái)D壓浸滲技術(shù)制備高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，這種制備方法具有設(shè)備簡單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，具有很好的推廣價(jià)值。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本專利技術(shù)涉及，所述制備方法包括如下步驟:將陶瓷顆粒在模具中壓制成預(yù)制塊，加熱預(yù)制塊、模具；將鋁合金熔體倒入模具中，使模具、預(yù)制塊、鋁合金熔體保持相同溫度，對(duì)所述鋁合金熔體施加壓力，同時(shí)對(duì)所述預(yù)制塊抽氣，使鋁合金熔體滲入預(yù)制塊的孔隙；浸滲結(jié)束后，移除加熱裝置，待滲入預(yù)制塊的孔隙的鋁合金熔體緩慢凝固，即得所述高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。作為優(yōu)選方案，所述壓制采用的壓力為20?80MPa。更優(yōu)選為20?70MPa。作為優(yōu)選方案，所述預(yù)制塊、模具的加熱溫度為720?780°C。作為優(yōu)選方案，所述倒入模具中的鋁合金熔體的溫度為720?780°C。作為優(yōu)選方案，所述對(duì)鋁合金熔體施加的壓力為10?50MPa。作為優(yōu)選方案，所述對(duì)預(yù)制塊抽氣的抽氣速率為10?501/s。作為優(yōu)選方案，所述鋁合金熔體滲入預(yù)制塊的孔隙的浸滲時(shí)間為10?30min。作為優(yōu)選方案，所述陶瓷顆粒選自SiC陶瓷粉末、TiC陶瓷粉末、1182陶瓷粉末；所述陶瓷顆粒的粒徑為I?2000 μ m。本專利技術(shù)還涉及一種本專利技術(shù)的高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法的專用設(shè)備，所述設(shè)備包括上壓頭1、模具外筒2、加熱裝置4、底板5、下墊塊7、抽氣管8;所述模具外筒2和下墊塊7可拆卸地安裝于底板5上形成型腔，所述上壓頭I活動(dòng)設(shè)置于所述型腔內(nèi)，所述加熱裝置4設(shè)置在模具腔外周，所述抽氣管8貫穿底板5和下墊塊7與模具腔相通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果:1、本專利技術(shù)利用模具、預(yù)制塊、鋁合金熔體等溫的特點(diǎn)，保證鋁熔體在浸滲過程中具有良好的流動(dòng)性，使其充分浸滲入陶瓷粉末預(yù)制塊的孔隙中，同時(shí)在預(yù)制塊下部抽氣，排出預(yù)制塊中的氣體，在孔隙處形成真空，有利于浸滲過程的進(jìn)行。2、本專利技術(shù)不局限于形狀簡單(圓柱形)的模具，可用于形狀復(fù)雜的模具，制備具有復(fù)雜形狀的鋁基復(fù)合材料。3、本專利技術(shù)無需外加真空容器，極大的簡化了設(shè)備，降低了復(fù)合材料制備成本，便于操作，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。4、本專利技術(shù)的制備方法設(shè)備簡單，操作方便，制備的復(fù)合材料具有良好的剛度和低熱膨脹系數(shù)，可以廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域?！靖綀D說明】通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為用于制備高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的專用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為上壓頭、2為模具外筒、3為鋁合金熔體、4為加熱裝置、5為底板、6為陶瓷粉末、7為下墊塊、8為抽氣管?！揪唧w實(shí)施方式】下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本專利技術(shù)，但不以任何形式限制本專利技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例涉及及其專用設(shè)備。所述專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括上壓頭1、模具外筒2、加熱裝置4、底板5、下墊塊7、抽氣管8 ;所述模具外筒2和下墊塊7可裝配于底板5上形成模具腔，所述上壓頭I可沿模具腔內(nèi)側(cè)壁向下運(yùn)動(dòng)，所述加熱裝置4設(shè)置在模具腔外周，所述抽氣管8貫穿底板5和下墊塊7與模具腔相通。本實(shí)施例的高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備過程如下:將模具外筒5和下墊塊7裝配于底板5上，形成模具腔；將500g SiC陶瓷粉末6(粒徑為100?800 μ m)倒入模具腔中，上壓頭I向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)粉末施加20MPa的壓力，使粉末壓實(shí)，形成預(yù)制塊；開啟加熱裝置4 (加熱爐)，對(duì)模具外筒5、陶瓷粉末預(yù)制塊、下墊塊7、上壓頭I進(jìn)行加熱，使其溫度保持在720V ;將500g A356鋁合金熔化，并加熱到720°C?？焖偬鹕蠅簤K9，將鋁合金熔體3倒入預(yù)制塊上部；繼續(xù)對(duì)模具外筒5、陶瓷粉末預(yù)制塊、下墊塊7、壓頭1、鋁合金熔體加熱，使其溫度在整個(gè)浸滲過程中保持在720°C ;通過抽氣管8對(duì)預(yù)制塊進(jìn)行真空抽氣，抽氣速率為101/s，同時(shí)上壓頭I向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)鋁合金熔體施加1MPa的壓力，使銷合金恪體滲入預(yù)制塊。浸滲1min后，移除加熱爐，使復(fù)合材料緩慢凝固；卸除模具，得到體積分?jǐn)?shù)為60%的SiC顆粒增強(qiáng)A356鋁基復(fù)合材料。實(shí)施例2本實(shí)施例涉及及其專用設(shè)備。所述專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括上壓頭1、模具外筒2、加熱裝置4、底板5、下墊塊7、抽氣管8 ;所述模具外筒2和下墊塊7可裝配于底板5上形成模具當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：將陶瓷顆粒在模具中壓制成預(yù)制塊，加熱預(yù)制塊、模具；將鋁合金熔體倒入模具中，使模具、預(yù)制塊、鋁合金熔體保持相同溫度，對(duì)所述鋁合金熔體施加壓力，同時(shí)對(duì)所述預(yù)制塊抽氣，使鋁合金熔體滲入預(yù)制塊的孔隙；浸滲結(jié)束后，移除加熱裝置，待滲入預(yù)制塊的孔隙的鋁合金熔體緩慢凝固，即得所述高體積分?jǐn)?shù)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳東，汪明亮，夏存娟，馬乃恒，王浩偉，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，上海紫竹新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31