本发明专利技术涉及一种新型高导电高耐磨铝基复合材料。本发明专利技术利用了Ti2AlC三元化合物优良的导电和耐磨性能，制备出了一种新型的Ti2AlCp/Al导电耐磨铝基复合材料。本发明专利技术的制备过程包括以下步骤：1)采用半湿法冷压成型制备Ti2AlC增强体预制块；2)将预制块放入模具中进行预热；3)采用挤压铸造制备铝基复合材料。采用本发明专利技术的方法制备的铝基复合材料工艺简单，避免了预制块制备时粘结剂筛选的繁杂过程，制备出的复合材料组织致密，导电性能很好，摩擦系数低，耐磨性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高导电高耐磨铅基复合材料及其制备方法。
技术介绍
铅及其合金由于具有较低的密度，优良的耐蚀、铸造性能和加工性能，还具有耐核 福射的性能，成为目前除了钢铁材料之外应用最为广泛的金属材料，是经济发展的重要基 础原材料，但铅或铅合金的强度、模量及高温和耐磨性能较差，在一定程度上限制了其应用 发展。通过向铅或铅合金基体中引入增强体，能够在保持基体材料初性的同时提高其室温 和高温屈服及抗拉强度，提高疲劳强度、弹性模量、耐磨性等性能，降低基体材料的热膨胀 系数，很大程度上弥补铅及其合金性能的不足。 传统的铅基复合材料常采用SiC、Al2〇3、Si3N4等颗粒及晶须作为增强体，送些硬质 颗粒或晶须本身具有高强耐磨的特点，因此添加送些硬质颗粒既可W强化基体，又可W提 高材料的摩擦磨损性能。但是，送些增强体材料的导电性能很差，增强体含量较高时会使 铅基复合材料的导电性能发生较大程度的下降，复合材料不能兼备高导电与高耐摩性能。 TizAlC是一种具有层状结构的H元化合物晶体，在TizAlC的晶体单胞中，紧密堆积的Ti八 面体层被A1原子平面层分隔，Ti原子和A1原子平面之间的结合力较弱，送种结合与石墨 层结构间的范得华力弱键结合非常相似。送种特殊的层状结构使TizAlC既具有陶瓷材料 的高烙点和高热稳定性，良好的抗氧化性及低的热膨胀性能；又像金属一样，具有良好的导 电、导热性，还具有良好的自润滑性能。TizAlC的耐磨损性能优于B4C、目-B和目-BN，磨损 吸收功高于SiC、TiC、ZrC、WC等材料，并且随磨损循环周次增加，其抗磨损性能的下降低于 SiC、TiC、ZrC、WC、Al2化等材料。因此，与其他增强体材料相比，添加TizAlC既能够提高铅 基体的强度、硬度和热膨胀稳定性，又能够同时获得优良的导电和耐磨性能。
技术实现思路
本专利技术旨在通过选用导电和耐磨性能优异的TizAlC新型增强体颗粒，解决W往铅 基复合材料的导电性和耐磨性不能兼备的不足，从而提供一种新型的高导电高耐磨的颗粒 增强铅基复合材料。 -种新型导高电高耐磨铅基复合材料，其制备过程如下： (1)选用粒径为1~15ym的TizAlC粉末，按照TizAlC增强体体积含量15~50% 称量所需TizAlC粉末； 似将称量好的TizAlC粉末采用半湿法冷压成型制备TizAlC增强体预制块，为防 止在挤压铸造过程中发生破裂，将预制块套入钢套中W起到保护作用。[000引 做将预制块放入模具在加热套中预热至400~600°C保温1~化；同时，铅液加 热至80(TC并保温化W上待用，将烙融铅液倒入模具中，先加压0. 5~5M化进行渗透，再进 行6~20MI^a保压1~15min，脱模制得TizAlCp/Al复合材料。 所述的复合材料采用纯A1作为基体。 本专利技术的突出特点和有益效果在于： 1、所述复合材料制备工艺简单，成本低，周期快，可W根据实际需要控制增强体含 量。 2、所制备的高导电高耐磨铅基复合材料力学性能优良，40vol%TizAlCp/Al复合 材料的室温抗拉强度> 260MPa，复合材料中TizAlC颗粒本身具有的自润滑性能降低了复合 材料的摩擦系数，其高导电性提高了复合材料的导电性能，因此本专利技术具有广阔的应用前 岛【具体实施方式】[001引 实施例1 20vol%TizAlCp/Al复合材料的制备 步骤一选用粒径为1~15ym的TizAlC粉末，按照TizAlC增强体体积含量20% 计算并称量所需TizAlC粉末及A1粉； 步骤二将称量好的TizAlC粉末采用半湿法冷压成型制备TizAlC增强体预制块，为 防止在挤压铸造过程中发生破裂，将预制块套入钢套中W起到保护作用； 步骤H将预制块放入模具在加热套中预热至400~60(TC保温1~化；同时，铅液 加热至80(TC并保温化W上，将烙融铅液倒入模具中，先加压0. 5~5M化进行渗透，再进行 6~20MI^a保压1~15min，脱模制得TizAlCp/Al复合材料。[001引 实施例2 40vol%TizAlCp/Al复合材料的制备 本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一选用粒径为1~15Um的TizAlC 粉末，按照TizAlC增强体体积含量40%计算并称量所需TizAlC粉末。其他与具体实施方 式一相同。 表1给出了本专利技术的复合材料的室温力学、电学性能。 本专利技术的复合材料力学性能优良，导电和耐磨性能非常优异。40vol%TizAlCp/ A1复合材料的室温（20°C)电导率为7.lOMS/m，明显高于高体积分数（含量55-65% ) 的SiC/Al复合材料的电导率（3. 38-4. 42MS/m)。纯A1的室温磨损率为102. 9X104mmV (N?m);而20vol%TizAlCp/Al复合材料的体积磨损率为15. 5X104mmV(N.m)，与纯A1相 比降低了 85%，只有纯A1的1/7;而40vol%TizAlCp/Al复合材料的体积磨损率更是达到 8.16X10 4mmV(N?m)，与纯Al相比降低了92%，仅为纯Al的l/13。20vol%Ti2AlCp/Al复 合材料的稳态摩擦系数为0. 4左右，而40vol%TizAlCp/Al复合材料的稳态摩擦系数为0. 3 左右，均比纯A1低。表1【主权项】1. 一种新型高导电高耐磨铝基复合材料，其特征在于包括以下步骤： (1) 选用粒径为1~15ym的Ti2AlC粉末，按照Ti2AlC增强体体积含量15~50%称 量所需Ti2AlC粉末； (2) 将称量好的Ti2AlC粉末采用半湿法冷压成型制备成Ti2AlC增强体预制块，为防止 在挤压铸造过程中发生破裂，将预制块套入钢套中以起到保护作用； (3) 将预制块放入模具在加热套中预热至400~600°C保温1~2h;同时，铝液加热 至800°C并保温至完全熔化，将熔融铝液倒入模具中，先加压0. 5~5MPa渗透，再进行6~ 20MPa保压1~15min，脱模制得Ti2AlCpAl复合材料。2. 根据权利要求1所述的一种导电耐磨铝基复合材料，其特征在于： Ti2AlC增强体颗粒的粒径为1~15iim，体积含量15~50 %。3. 根据权利要求1所述的一种导电耐磨铝基复合材料，其特征在于： Ti2AlC增强体预制块采用半湿法制备。4. 根据权利要求1所述的一种导电耐磨铝基复合材料，其特征在于： Ti2AlC增强体预制块的预热温度为400~600°C，保温1~2h。5. 根据权利要求1所述的一种导电耐磨铝基复合材料，其特征在于： Ti2AKVAl复合材料的制备采用挤压铸造方法，并采用两步法加压，先加压0. 5~5MPa进行渗透，再进行6~20MPa保压1~15min。【专利摘要】本专利技术涉及一种新型高导电高耐磨铝基复合材料。本专利技术利用了Ti2AlC三元化合物优良的导电和耐磨性能，制备出了一种新型的Ti2AlCp/Al导电耐磨铝基复合材料。本专利技术的制备过程包括以下步骤：1)采用半湿法冷压成型制备Ti2AlC增强体预制块；2)将预制块放入模具中进行预热；3)采用挤压铸造制备铝基复合材料。采用本专利技术的方法制备的铝基复合材料工艺简单，避免了预制块制备时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型高导电高耐磨铝基复合材料，其特征在于包括以下步骤：(1)选用粒径为1～15μm的Ti2AlC粉末，按照Ti2AlC增强体体积含量15～50％称量所需Ti2AlC粉末；(2)将称量好的Ti2AlC粉末采用半湿法冷压成型制备成Ti2AlC增强体预制块，为防止在挤压铸造过程中发生破裂，将预制块套入钢套中以起到保护作用；(3)将预制块放入模具在加热套中预热至400～600℃保温1～2h；同时，铝液加热至800℃并保温至完全熔化，将熔融铝液倒入模具中，先加压0.5～5MPa渗透，再进行6～20MPa保压1～15min，脱模制得Ti2AlCp/Al复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张东方，李惠，李宜彬，张新疆，张璟伟，
申请(专利权)人：江苏朗亿新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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