一种Al-Mg/SiC复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种Al‑Mg/SiC复合材料，以Al、Mg、SiC等为原料，制备了一种新型复合材料，该材料强度高，断裂韧性强，提高了基体合金的力学性能性能，能够满足实际应用领域不断提高的性能要求的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Mg/SiC复合材料
本专利技术涉及一种新材料，具体涉及一种Al-Mg/SiC复合材料。
技术介绍
随着建筑、交通、航天航空以及电子工业等领域的快速发展，对材料的应用性能提出了更高的要求。传统的单一材料（如陶瓷、金属和高分子材料）早已不能满足工业应用要求。未来的一个重大挑战是开发新的更强、更韧且轻质的结构材料。金属基复合材料是其中最理想的材料之一，它兼有金属与陶瓷的优点，不仅具有高比强度、高比模量、耐磨损，重量轻，能够承受较高的工作温度，而且还具有良好的热物理性能，因此既可以作为抗蚀、耐磨、耐高温的结构件，又可作为导电、导热、抗辐射的功能材料，其需求量日益增长。但遗憾的是，这类材料目前还很少实现商业化，究其原因：一是生产成本高，二次加工困难；二是随着陶瓷增强体含量的增加，复合材料的韧性下降，断裂功减少，性能不稳定，使用起来不够安全，这也是陶瓷颗粒增强金属基复合材料多年来一直没有解决的瓶颈难题。想要达到材料的最佳性能，必须充分理解材料结构参数与力学性能之间的内在关系和相互作用，此外，有必要寻求和开发合成块体结构材料的新制造技术。材料的多组分、多功能以及结构功能一体化已成为材料科学发展的必然趋势。本专利技术以Al、Mg、SiC等为原料，制备了一种新型Al-Mg/SiC复合材料，该材料强度高，断裂韧性强，能够满足实际应用领域不断提高的性能要求的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Al-Mg/SiC复合材料，该材料强度高，断裂韧性强，能够满足实际应用领域不断提高的性能要求的需要。一种Al-Mg/SiC复合材料，其制备方法包括以下步骤:1）称取8重量份羧甲基纤维素钠溶于100重量份去离子水中，磁力搅拌30min，再加入20~60重量份SiC粉体，超声处理1h使其混合均匀，向混合溶液中缓慢滴加氨水使其pH值为10，再加入4~12重量份Al2O3-MgO，搅拌均匀后将其转入氧化铝球磨罐中，加入氧化铝磨球（球料质量比为1:1），在行星式高能球磨机上进行球磨，转速为100r/min，球磨10h后备用；2）将得到的水基陶瓷浆料用真空除气机搅拌除气20min，转入聚四氟乙烯模具中，置于-30℃液氮环境下定向凝固，将定向凝固的坯体样品迅速退模并放入冷冻干燥机中，在低温、低压（-50℃，＜10Pa）环境下冷冻干燥48h后放入氧化铝坩埚中，在坯体顶部放置2~30重量份Al/Mg-Si纳米粉后置于气氛箱式炉中，将炉内抽真空至100Pa以下后通入0.1MPa纯度为99.999%的氮气，随后升温至950℃并保温2h，保温期间N2流量为3L/min，浸渗结束后降温冷却至室温后即可得到Al-Mg/SiC复合材料。有益效果：本专利技术提供一种Al-Mg/SiC复合材料，该材料制备过程中以SiC为胚体，并作为增强相，将Al、Mg填充至SiC胚体中，起到强化作用，一部分SiC与基体合金生成新的Al4SiC4强化相，进一步提高Al-Mg合金基体力学性能。其在制备的过程中，加入Al/Mg-Si纳米粉，其基体中Al、Mg二次复合，达到一个非常好的裂纹扩展韧性。具体实施方式实施例11）称取8重量份羧甲基纤维素钠溶于100重量份去离子水中，磁力搅拌30min，再加入35重量份SiC粉体，超声处理1h使其混合均匀，向混合溶液中缓慢滴加氨水使其pH值为10，再加入7重量份Al2O3-MgO，搅拌均匀后将其转入氧化铝球磨罐中，加入氧化铝磨球（球料质量比为1:1），在行星式高能球磨机上进行球磨，转速为100r/min，球磨10h后备用；2）将得到的水基陶瓷浆料用真空除气机搅拌除气20min，转入聚四氟乙烯模具中，置于-30℃液氮环境下定向凝固，将定向凝固的坯体样品迅速退模并放入冷冻干燥机中，在低温、低压（-50℃，＜10Pa）环境下冷冻干燥48h后放入氧化铝坩埚中，在坯体顶部放置5重量份Al/Mg-Si纳米粉后置于气氛箱式炉中，将炉内抽真空至100Pa以下后通入0.1MPa纯度为99.999%的氮气，随后升温至950℃并保温2h，保温期间N2流量为3L/min，浸渗结束后降温冷却至室温后即可得到Al-Mg/SiC复合材料。上述Al/Mg-Si纳米粉制备方法如下：称取16重量份Al，5重量份Mg，2重量份硼酸与0.1重量份硬脂酸置于球磨罐中，以600r/min1机械球磨10h，得到均匀分散Al-Mg粉末，将Al-Mg粉末加入50重量份去离子水中，加入2份硅酸钠，1份乙二胺四乙酸钠和1份十六烷基三甲基溴化铵，100℃下微波处理2h，将上述混合物通过引流器倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，然后将反应釜放入到高压反应釜里于373K恒温24h后冷却，用2mol/L的氢氧化钠调节混合物的pH为10.5～11.0，恒温2次晶化，取出晶化物后用蒸馏水反复洗涤至滤液的pH为7，自然晾干，然后在813K、N2气氛中焙烧1h，得Al/Mg-Si纳米粉。实施例2与实施例1完全相同，不同在于：加入20重量份SiC粉体，4重量份Al2O3-MgO，2重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例3与实施例1完全相同，不同在于：加入27重量份SiC粉体，5.4重量份Al2O3-MgO，3重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例4与实施例1完全相同，不同在于：加入32重量份SiC粉体，6.4重量份Al2O3-MgO，4重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例5与实施例1完全相同，不同在于：加入36重量份SiC粉体，7.2重量份Al2O3-MgO，6重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例6与实施例1完全相同，不同在于：加入40重量份SiC粉体，8重量份Al2O3-MgO，8重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例7与实施例1完全相同，不同在于：加入48重量份SiC粉体，9.6重量份Al2O3-MgO，12重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例8与实施例1完全相同，不同在于：加入54重量份SiC粉体，10.8重量份Al2O3-MgO，18重量份Al/Mg-Si纳米粉。实施例9与实施例1完全相同，不同在于：加入60重量份SiC粉体，12重量份Al2O3-MgO，30重量份Al/Mg-Si纳米粉。对比例1与实施例1完全相同，不同在于：只是加入的是相同重量份的Al-Mg粉末。对比例2与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al/Mg-Si纳米粉时不加入硼酸。对比例3与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al/Mg-Si纳米粉时不加入乙二胺四乙酸钠。对比例4与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al/Mg-Si纳米粉时不加入十六烷基三甲基溴化铵。对比例5与实施例1完全相同，不同在于：不加入Al/Mg-Si纳米粉。对比例6与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al-Mg/SiC复合材料时不加入MgO。对比例7与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al-Mg/SiC复合材料时不进行冷冻干燥。对比例8与实施例1完全相同，不同在于：只是制备Al-Mg/SiC复合材料时不通入氮气。按下述方法对本专利技术实施例1~9与对比例1~8制备的Al-Mg/SiC复合材料进行性能测试：Al-Mg/SiC复合材料性能评价实验压缩强度测试：利用万能电子材料试验机对复合材料（尺寸为5×5×10mm3的方形试样）进行常温压缩性能测试。保证试样压缩两端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al‑Mg/SiC复合材料，其特征在于该材料制备方法包括以下步骤:1）称取8重量份羧甲基纤维素钠溶于100重量份去离子水中，磁力搅拌30min，再加入20~60重量份SiC粉体，超声处理1h使其混合均匀，向混合溶液中缓慢滴加氨水使其pH值为10，再加入4~12重量份Al2O3‑MgO，搅拌均匀后将其转入氧化铝球磨罐中，加入氧化铝磨球（球料质量比为1:1），在行星式高能球磨机上进行球磨，转速为100r/min，球磨10h后得到水基陶瓷浆料；2）将得到的水基陶瓷浆料用真空除气机搅拌除气20min，转入聚四氟乙烯模具中，置于‑30℃液氮环境下定向凝固，将定向凝固的坯体样品迅速退模并放入冷冻干燥机中，在低温、低压环境下冷冻干燥48h后放入氧化铝坩埚中，在坯体顶部放置2~30重量份Al/Mg‑Si纳米粉后置于气氛箱式炉中，将炉内抽真空至100Pa以下后通入0.1MPa纯度为99.999%的氮气，随后升温至950℃并保温2h，保温期间N2流量为3 L/min，浸渗结束后降温冷却至室温后即可得到Al‑Mg/SiC复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Mg/SiC复合材料，其特征在于该材料制备方法包括以下步骤:1）称取8重量份羧甲基纤维素钠溶于100重量份去离子水中，磁力搅拌30min，再加入20~60重量份SiC粉体，超声处理1h使其混合均匀，向混合溶液中缓慢滴加氨水使其pH值为10，再加入4~12重量份Al2O3-MgO，搅拌均匀后将其转入氧化铝球磨罐中，加入氧化铝磨球（球料质量比为1:1），在行星式高能球磨机上进行球磨，转速为100r/min，球磨10h后得到水基陶瓷浆料；2）将得到的水基陶瓷浆料用真空除气机搅拌除气20min，转入聚四氟乙烯模具中，置于-30℃液氮环境下定向凝固，将定向凝固的坯体样品迅速退模并放入冷冻干燥机中，在低温、低压环境下冷冻干燥48h后放入氧化铝坩埚中，在坯体顶部放置2~30重量份Al/Mg-Si纳米粉后置于气氛箱式炉中，将炉内抽真空至100Pa以下后通入0.1MPa纯度为99.999%的氮气，随后升温至950℃并保温2h，保温期间N2流量为3L/min，浸渗结束后降温冷却至室温后即可得到Al-Mg/SiC复合材料。2.根据权利要求1所述一种Al-Mg/SiC复合材料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：新沂市中诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32