【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋁基復合材料領域，具體涉及一種具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、niti(smas)在受到外部刺激時，會發生馬氏體相變。利用smas的形狀記憶效應或超彈性變形，使其在材料受外力過程中發生變形而發揮能量耗散和相變增韌的作用。先前的研究已經表明了niti合金增強的al、mg和ag復合材料的力學性能得到較大改善。niti合金獨特的形狀記憶效應(sme)或超彈性變形已經被用來對基體施加壓縮應力，從而增強了復合材料的延性和抗疲勞性。
2、然而，目前的niti/al復合材料存在以下問題：(1)nitip易與基體合金發生嚴重的界面反應和界面擴散，導致金屬間化合物的形成，不僅損害界面結合強度，還會導致niti組分發生變化而使sme能力降低。(2)nitip/al復合材料中nitip大多是圓球形，與al基體的界面結合面積小且可變形能力差。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有nitip增強的鋁基復合材料存在的基體-增強相顆粒界面在加載過程中過早失效的技術問題，而提供了一種具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料及其制備方法和應用。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術的目的之一在于提供一種具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料的制備方法，所述方法按以下步驟進行：
4、s1：將sicnp與小尺寸鋁基基體粉末高能球磨混合，得到al-sicnp混合粉末；
5、s2：將nitip與
6、s3：將al-sicnp混合粉末、al-nitip混合粉末和未球磨鋁粉低速球磨混合，得到al-sicnp-nitip復合粉末；
7、s4：將al-sicnp-nitip復合粉末先進行低溫放電等離子體燒結，隨后進行低溫熱擠壓，得到具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料。
8、進一步限定，s1中sicnp添加量為小尺寸鋁基基體粉末的1.1～7.5wt.％。
9、進一步限定，s1中小尺寸鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為5～15μm。
10、進一步限定，s1中高能球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
11、進一步限定，s2中nitip添加量為大尺寸鋁基基體粉末的11～50wt.％。
12、進一步限定，s2中大尺寸鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為50～150μm。
13、進一步限定，s2中高能球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
14、進一步限定，s3中al-sicnp混合粉末、al-nitip混合粉末和未球磨鋁粉的質量比為1：1：(0.5～0.8)。
15、進一步限定，s3中低速球磨轉速為100～200rpm，時間為1～5h。
16、進一步限定，s4中低溫放電等離子體燒結的溫度為500～530℃，壓力為40～60mpa，時間為5～15min。
17、進一步限定，s4中熱擠壓溫度為400～430℃，擠壓比為(16～25)：1，擠壓速率為0.1～0.5mm/s。
18、本專利技術的目的之二在于提供一種按上述方法制得的高強韌鋁基復合材料，所述復合材料抗拉強度≥285gpa，延伸率≥13.5％。
19、本專利技術的目的之三在于提供一種按上述方法制得的高強韌鋁基復合材料在航空航天以及汽車工程領域的應用。
20、本專利技術的目的之四在于提供一種上述方法在制備高強韌金屬基復合材料中的應用。
21、進一步限定，金屬基體為mg、fe、ti、cu及其各自合金中的一種。
22、本專利技術與現有技術相比，優勢在于：
23、(1)本專利技術采用調控低溫sps+熱擠壓工藝，制備無界面反應和界面結合良好的niti/al復合材料。采用較低溫度進行燒結，確保無界面反應，但致密性較低；結合低溫熱擠壓，實現復合材料的致密化和良好的界面結合(有效的載荷傳遞作用)。
24、(2)本專利技術采用高能球磨，將圓形的nitip與al粉末進行球磨，在較高的球磨能量下，nitip發生變形，由圓球形狀變為橢圓形或扁條狀，通過提高nitip與al基體接觸的表面積來提高其與al基體的界面結合。而后選擇低溫熱擠壓，利用其具有較大的塑性流變應力，可以進一步促進nitip發生變形。這一制備方法很大程度上解決了傳統niti/al復合材料的基體-增強相顆粒界面在加載過程中過早失效的問題。
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1.一種具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S1中SiCnp添加量為基體粉末的1.1～7.5wt.％，鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為5～15μm，球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S2中NiTip添加量為基體粉末的11～50wt.％，鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為50～150μm，球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S3中Al-SiCnp混合粉末、Al-NiTip混合粉末和未球磨鋁粉的質量比為1：1：(0.5～0.8)，球磨轉速為100～200rpm，時間為1～5h。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S4中燒結的溫度為500～530℃，壓力為40～60MPa，時間為5～15min。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，S4中熱擠壓溫度為400～430℃，擠壓比為(16～25)：1，擠壓速率為0.1
7.權利要求1-6任一項所述的方法制得的高強韌鋁基復合材料，其特征在于，所述復合材料抗拉強度≥285GPa，延伸率≥13.5％。
8.權利要求7所述的高強韌鋁基復合材料在航空航天以及汽車工程領域的應用。
9.權利要求1-6任一項所述的方法在制備高強韌金屬基復合材料中的應用。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，金屬基體為Mg、Fe、Ti、Cu及其各自合金中的一種。
...【技術特征摘要】
1.一種具有物理結合界面的高強韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，s1中sicnp添加量為基體粉末的1.1～7.5wt.％，鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為5～15μm，球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，s2中nitip添加量為基體粉末的11～50wt.％，鋁基基體粉末包括鋁粉及其合金粉，尺寸為50～150μm，球磨轉速為300～400rpm，時間為8～15h。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，s3中al-sicnp混合粉末、al-nitip混合粉末和未球磨鋁粉的質量比為1：1：(0.5～0.8)，球磨轉速為100～200rpm，時間為1～5h...
【專利技術屬性】
技術研發人員：錢明芳，張雪，賈政剛，張學習，耿林，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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