碳化硅铝基复合结构件及碳化硅增强预制件的制备方法技术

本申请公开了一种碳化硅铝基复合结构件及碳化硅增强预制件的制备方法，该方法包括：提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成碳化硅增强预制件；通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件。通过这种方式，本申请能够制备得到复杂零件或者为其提供技术支持，且对粉体的可塑性要求不高。

Preparation of SiC-Al-based Composite Structural Parts and SiC Reinforced Prefabricated Parts

The present application discloses a preparation method of SiC-Al based composite structure and SiC reinforced preform, which includes: providing at least two different average SiC particles; mixing the different average SiC particles in a predetermined proportion uniformly; mixing the uniformly mixed SiC particles with an adhesive and introducing them by cold isostatic pressing technology. The silicon carbide reinforced prefabricated parts are formed by forming, and the silicon carbide reinforced prefabricated parts are made of the melting liquid containing aluminium and the silicon carbide reinforced prefabricated parts by Pressureless Infiltration method. In this way, the application can prepare complex parts or provide technical support for them, and the plasticity requirement of the powder is not high.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅铝基复合结构件及碳化硅增强预制件的制备方法
本申请涉及复合材料
，尤其涉及一种碳化硅铝基复合结构件及碳化硅增强预制件的制备方法。
技术介绍
高性能轻质结构材料在经济与国防建设中占有重要的战略地位，其中作为基体的轻质结构材料主要有A1、Mg、Ti三种合金，增强体材料主要有碳化硅SiC、A12O3、BC4、TiB2等。目前碳化硅铝AlSiC复合结构件以其优异的热物理性能和机械力学性能，广泛应用于航空航天、电子封装、光学仪器、运动器材等领域。在一现有技术中，AlSiC复合结构件的制备方法是：采用SiC粉末与石蜡基粘结剂混合成均匀的喂料，喂料经制粒后在注射成形机上注射成形，所得SiC预成形坯，然后经过溶剂和热脱脂后在1000～1150℃温度下预烧结，最后通过无压熔渗方法在1100～1200℃温度下、N2气氛中将Al合金熔融的溶液渗透到SiC骨架中，从而获得具有高体积分数的SiC/Al复合材料零件。但是，本申请的专利技术人在长期的研发过程中发现，上述方法中，粉末注射成型制备复杂零件时，要求注射粉末具有良好的流动性，需要加入大量有机粘结剂，粘结剂的脱除过程是整个工艺中最困难的环节，脱脂时间长，脱脂时生成的大量废气对环境造成污染，同时粉末粒度一般在0.5～20um才适合粉末注射成型工艺要求。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种碳化硅铝基复合结构件的制备方法和一种碳化硅增强预制件的制备方法，能够制备得到复杂零件或者为其提供技术支持，且对粉体的可塑性要求不高。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种碳化硅铝基复合结构件的制备方法，所述方法包括：提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成碳化硅增强预制件；通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种碳化硅增强预制件的制备方法，所述方法包括：提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成所述碳化硅增强预制件。本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请碳化硅铝基复合结构件的制备方法中，提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成碳化硅增强预制件；通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件。由于选择至少两种不同粒度的碳化硅颗粒，颗粒与颗粒之间可以互相填充，使得碳化硅预制件得到足够的强度；而通过冷等静压技术进行成型，能得到大的复杂形状的结构件，而且模具便宜，得到的预制件密度均匀，强度高；无压浸渗对SiC预制件进行液相渗铝，可以得到高强度的AlSiC结构件，且工艺设备简单。附图说明图1是本申请碳化硅铝基复合结构件的制备方法一实施方式的流程图；图2是本申请碳化硅铝基复合结构件的制备方法另一实施方式的流程图；图3是本申请碳化硅增强预制件的制备方法一实施方式的流程图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在详细介绍本申请之前，先介绍一下与本申请相关的现有技术的情况。汽车轻量化作为降低原油消耗和尾气排放的重要手段，已被广泛关注，研究表明，汽车自重每降低10％，可降低油耗6％～8％，减少CO2排放13％，且当汽车自重降低时，其起步加速性能会更好，制动时的制动距离也会显著缩短。汽车车身占整车的30％～60％，汽车运行过程中约70％的燃料是消耗在车身质量上，使得车身成为汽车轻量化的关键。此外，车身减轻后，汽车的动力系统的功耗也会降低，从而有利于降低发动机和减速箱的尺寸，实现整车的进一步减重，因此车身减重对于汽车轻量化举足轻重。汽车车身轻量化并非简单的将汽车重量减轻，而是在保证车身强度和安全的前提下，尽可能地降低汽车车身质量，同时保证汽车车身的制造成本在合理的范围内，目前主要有三种手段：(1)使用轻量化机构，以车身零件的强度和刚度要求为约束，优化设计方法，对零件的机构进行优化设计；(2)使用轻量化材料，通过大量使用轻质、高强度材料实现车身大幅减重；(3)使用轻量化结构材料，采用特种加工工艺制成的、具有轻量化结构特征的、车使用毛坯材料；(4)使用多材料混合车身，采用高性能轻质材料可以有效轻量化车身，但成本仍然较高，综合考虑成本与轻量化效果，德国学者提出“多材料轻量化结构”。其中，通过使用轻量化材料来降低汽车自重已经得到汽车工业的普遍关注，成为车身轻量化的主流技术，主要使用高强钢板、轻金属材料、复合材料替代普通钢材以及采用多材料混合车身结构。其中复合材料因为密度低(铝合金的1/3左右)，比强度高、耐撞击、抗断裂韧度好、减振隔音性能好、可设计行好、耐腐蚀等一系列有点，已经得到汽车工业的重视。参见表1，表1是轻质材料替代后的减重效果和相对成本对比。表1轻质材料替代的减重效果和相对成本对比高性能轻质结构材料在经济与国防建设中占有重要的战略地位，其中作为基体的轻质结构材料主要有A1、Mg、Ti三种合金，增强体材料主要有SiC、A12O3、BC4、TiB2等。Mg合金的密度比铝低，以其为基体制备的复合材料在航空航天和汽车工业应用中有很大的潜力，但其高温稳定性较差，很难用做关键部件；Ti合金基复合材料具有很好的抗氧化性和高温力学性能，但其制备成本高、加工困难，限制了其广泛使用：而铝合金质量轻、基体合金选择范围广、高强、高韧、耐热、耐蚀，铝材易回收，可循环利用，可热处理性好等优点，所以铝合金成为一种广泛应用的基体材料，成为当前该类材料发展和研究工作的主流。纯铝和铝合金都可用作基体金属，铝合金基体主要有Al-Cu-Mg、A1-Mg-Si和Al-Zn-Mg合金。增强体材料中SiC的强度高、硬度高、热稳定性好、价格相对便宜，在增强体材料中得到了较为广泛的应用。目前AlSiC复合结构件以其优异的热物理性能和机械力学性能，广泛应用于航空航天、电子封装、光学仪器、运动器材等领域。在汽车工业领域，目前主要应用于高性能刹车片、气缸活塞、轴承轴瓦等高温服役领域，碳化硅颗粒在高温条件依然具有较高的模量以及强度，所以添加了碳化硅增强铝基复合材料比原铝合金高温性能更好，同时显著提升了零部件的比强度和比模量，大大减轻了零件重量。对于AlSiC复合结构件，首先要制备SiC基预制件，然后进行AlSiC材料复合。现有技术中，制备AlSiC复合结构件，在SiC基预制件过程中，采用的是粉末注射成型技术，而粉末注射成型制备复杂零件时，要求注射粉末具有良好的流动性，需要加入大量有机粘结剂，粘结剂的脱除过程是整个工艺中最困难的环节，脱脂时间长，脱脂时生成的大量废气对环境造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅铝基复合结构件的制备方法，其中，所述方法包括：提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成碳化硅增强预制件；通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳化硅铝基复合结构件的制备方法，其中，所述方法包括：提供至少两种不同平均粒度的碳化硅颗粒；将预定比例的所述不同平均粒度的碳化硅颗粒混合均匀；向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼，并通过冷等静压技术进行成型，以制成碳化硅增强预制件；通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碳化硅颗粒的平均粒度范围为3～150um。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述粘接剂为石蜡。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述石蜡的加入量为所述混合均匀后的碳化硅颗粒的总量的1％～5％。5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述通过无压浸渗方法，使含铝的熔化液和所述碳化硅增强预制件制成所述碳化硅铝基复合结构件之前，包括：对所述碳化硅增强预制件进行预烧结。6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述对所述碳化硅增强预制件进行预烧结的温度为550～700℃，保温时间为0.5h～4h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述向混合均匀后的碳化硅颗粒中添加粘接剂进行混炼的时间为4～12h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述通过冷等静压技术进行成型的压力为50～200MPa，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄后荣，曾俊，袁亮亮，
申请(专利权)人：深圳市大富科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44