一种内生多相多尺度陶铝复合材料及其制备方法技术

技术编号：20774237 阅读：19 留言：0更新日期：2019-04-06 01:42

本发明专利技术公开一种内生多相多尺度陶铝复合材料，所述内生多相多尺度陶铝复合材料的化学组成及其质量百分比为：Al：40～80wt.％；Cu：0～5wt.％；Mg：0～5wt.％；TiCN、AlN和TiB2：20～50wt.％。本发明专利技术还提供一种内生多相多尺度陶铝复合材料的制备方法，将Al粉、Ti粉、Cu粉、Mg粉以及B4C和BN混合粉末烧结原位内生制备含有多相多尺度TiCN‑AlN‑TiB2颗粒的陶铝复合材料，并优化TiCN‑AlN‑TiB2颗粒的百分含量，实现陶铝复合材料中TiCN‑AlN‑TiB2颗粒的多相多尺度分布。

An Endogenous Multiphase and Multiscale Ceramic-Aluminum Composite and Its Preparation Method

The invention discloses an endogenous multi-phase multi-scale ceramic-aluminium composite material. The chemical composition and mass percentage of the endogenous multi-phase multi-scale ceramic-aluminium composite material are: Al: 40-80wt.%; Cu: 0-5wt.%; Mg: 0-5wt.%; TiCN, AlN and TiB2: 20-50wt.%. The invention also provides a preparation method of an endogenous multi-phase and multi-scale ceramic-aluminium composite material. Al powder, Ti powder, Cu powder, Mg powder, B4C powder and BN mixed powder are sintered in situ to prepare ceramic-aluminium composite material containing multi-phase and multi-scale TiCN_AlN_TiB2 particles, and the percentage content of TiCN_AlN_TiB2 particles is optimized to realize multi-phase and multi-scale TiCN_AlN_TiB2 particles in ceramic-aluminium composite material. Distribution.

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【技术实现步骤摘要】
一种内生多相多尺度陶铝复合材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷复合加工和制备领域，更具体的是，本专利技术涉及一种内生多相多尺度陶铝复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，陶瓷颗粒增强金属基复合材料以其优异的物理、化学性能，逐渐代替传统合金，广泛用作工程材料及功能材料。其中，过渡金属碳化物、氮化物、硼化物，具有较高的比强度、较高的硬度及模量、较高的熔点、化学稳定性好、热膨胀系数较低以及良好的电导率等特点，可以作为增强相强化铝合金，或作为合金的异质形核核心，增加形核率，细化合金的凝固组织。大量实验表明，不同尺寸、形貌的陶瓷颗粒在α-Al熔体中所暴露的晶面不同。陶瓷颗粒和熔体界面处的界面能、界面结构以及所暴露的晶面与α-Al熔体的错配度等因素与陶瓷颗粒的尺寸、形貌有着重要联系。陶瓷颗粒与熔体之间错配度低，界面结合稳定，较低的错配度有利于提高颗粒在基体中的润湿性，所以颗粒容易与基体之间实现共格，即陶瓷颗粒可以作为异质形核的核心，促进α-Al的异质形核。此外，颗粒作为增强相强化基体时，其尺寸也对最终的复合材料的综合力学性能有很大影响。陶瓷颗粒的尺寸也会影响其强化效果和细化组织效果。尺寸较大的微米尺寸颗粒会诱发颗粒周围产生应力集中，但是尺寸较大的陶瓷可以有利于合金的形核，有利于细化组织。尺寸较小的陶瓷，在和基体的界面润湿性较好的时候，有利于被枝晶捕获进入晶内，从而在晶内分布起到第二相强化作用，未被枝晶捕获的小尺寸颗粒还可以吸附在固液界面处，从而阻止溶质的扩散，从而阻止枝晶的生长，从而实现控制枝晶生长的作用，而小尺寸颗粒往往都成球状，有利于减小应力集中。因此，多尺度内...

【技术保护点】
1.一种内生多相多尺度陶铝复合材料，其特征在于，所述内生多相多尺度陶铝复合材料的化学组成及其质量百分比为：Al：40～80wt.％；Cu：0～5wt.％；Mg：0～5wt.％；TiCN、AlN和TiB2：20～50wt.％。

【技术特征摘要】
1.一种内生多相多尺度陶铝复合材料，其特征在于，所述内生多相多尺度陶铝复合材料的化学组成及其质量百分比为：Al：40～80wt.％；Cu：0～5wt.％；Mg：0～5wt.％；TiCN、AlN和TiB2：20～50wt.％。2.一种内生多相多尺度陶铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：将Al粉、Ti粉、Cu粉、Mg粉以及B4C和BN混合粉末制成圆柱形压坯，包好石墨纸置于石墨模具中进行真空烧结，以25～60K/min的加热速率升温至573K，并进行真空除气10～20min；继续升温至773K时，保温15～25min；其中，所述圆柱形压坯的化学组成及其质量百分比为：Al：50～80wt.％，Ti：13.16～32.88wt.％，B4C：4.72～11.81wt.％，BN：2.12～5.31wt.％，Cu：0～5wt.％，Mg：0～5wt.％；所述Ti、B4C和BN的摩尔比为9:2.8:2.8；步骤2：以30～60K/min的加热速率继续升温至1173K～1200K，保温10～30min后停止加热；步骤3：当温度降至1053K时，对所述圆柱形压坯施加轴向45～75MPa的压力，保压30～90s，在真空中冷却至室温，得到原位多尺度TiCN、AlN和TiB2颗粒的陶铝复合材料；其中，所述陶铝复合材料中TiCN、AlN和TiB2颗粒的质量分数为20～50wt.％。3.如权利要求2所述的内生多相多尺度陶铝复合材料的制备方法，其特征在于，还包括：步骤4：将所述陶铝复合材料进行均匀化热处理，热处理温度为673～773K，热处理时间为18～60h；步骤5：将所述热处理后的陶铝复合材料外侧均匀涂抹挤压润滑剂，并置于热作模具钢中进行热挤压处理，加热至773K～833K，保温30～60min；步骤6：保温结束后，对所述陶铝复合材料施加轴向压力进行挤压成型，挤压比为16...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丰，董柏欣，杨宏宇，姜启川，
申请(专利权)人：吉林大学青岛汽车研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37

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