铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供至少一增强相材料层与一铝层；将所述至少一增强相材料层设置在所述铝层的至少一表面，形成一第一复合结构；轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；反复折叠‑轧制所述第二复合结构形成所述铝基复合材料。另外，本发明专利技术还涉及一种采用所述铝基复合材料的制备方法形成的铝基复合材料。

Aluminum matrix composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
铝基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及金属基复合材料制备
，尤其涉及一种铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
铝作为一种轻质金属材料，具有密度低、高电导率、高热导率的性能优势，但是其强度一般比较低；发展铝基复合材料是获得具有轻质、高导、高强等综合性能金属材料的重要思路。铝基复合材料作为具有广阔应用前景的工业金属材料，其应用领域涉及到输电导线、传热散热、汽车结构件、航空航天等方面。在输电导线领域，高强、高导、轻质、低成本铝的使用将有效的降低输电成本、节约能源资源；在传热散热领域，轻质、高导、高强铝在电路散热等领域具有特殊的成本优势；在汽车结构件及航空航天领域，轻质铝基复合材料的使用将有效降低质量，提高能源利用率。因此发展轻质、高强、高导的铝基复合材料具有重大的实际意义。铝基复合材料的性能主要取决于铝基体中的增强体的种类及含量、增强体的分散状态及其与铝基体的界面结合状态。当前常见的的铝基复合材料增强体主要包括：硬质化合物(金属间化合物、碳化物、氮化物、氧化物等)及纳米碳材料(碳纳米管、石墨烯等)。对于硬质化合物，其体积分数一般需要达到较高的值才能够实现较优的强化效果，获得高强度铝基复合材料。由于化合物增强相的密度较高、导电性能很差，而且其与铝基体的界面结合性很差，高体积分数的增强相的加入，会严重牺牲铝基复合材料低密度、高电导率的性能特点及性能要求。对于纳米碳材料，虽然其密度低、导电性能优异，但是其在铝基体易发生团聚现象，而且与铝基体的界面结合状态较差。此外，制备高性能纳米碳材料增强的铝基复合材料一般用到的设备昂贵、成本较高、操作复杂。因此，纳米碳材料增强的铝基复合材料的发展也遇到的难以解决的实际问题。由此，发展新的增强体获得高性能铝基复合材料将具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种能够降低成本且操作简单的铝基复合材料的制备方法。一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1，提供至少一增强相材料层与一铝层；S2，将所述至少一增强相材料层设置在所述铝层的至少一表面，形成一第一复合结构；S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；S4，反复折叠-轧制所述第二复合结构形成所述铝基复合材料。一种采用所述的铝基复合材料的制备方法形成的铝基复合材料，其特征在于，由至少一增强相材料层与一铝层组成，所述至少一增强相材料层包括多个增强相薄片，所述多个增强相薄片至少部分均匀分布在所述铝层中。与现有技术相比较，本专利技术提供的铝基复合材料的制备方法采用反复折叠轧制的方法制备铝基复合材料，该铝基复合材料的制备过程方便高效，无需复杂昂贵设备，成本较低，可在室温下进行，实现铝基复合材料的快速制备，整个制备过程操作简单。附图说明图1是本专利技术实施例提供的铝基复合材料的制备方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例1中反复“折叠-轧制”所述第二复合结构8次形成的铝基复合材料在轧制方向截面的SEM照片。图3是本专利技术实施例1中反复“折叠-轧制”所述第二复合结构10次形成的铝基复合材料在轧制方向截面的SEM照片。图4是本专利技术实施例1中反复“折叠-轧制”所述第二复合结构6次和12次形成的铝基复合材料的XRD图谱。图5是反复“折叠-轧制”所述第二复合结构6次、8次、10次形成的铝基复合材料及纯铝的电导率测试图。图6是反复“折叠-轧制”所述第二复合结构4次、6次、8次、10次形成的铝基复合材料及纯铝的抗拉强度测试图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的铝基复合材料的制备方法作进一步详细说明。请参阅图1，本专利技术实施例提供铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1，提供至少一增强相材料层与一铝层；S2，将所述至少一增强相材料层设在所述铝层的至少一表面，形成一第一复合结构；S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；S4，反复折叠-轧制所述第二复合结构形成所述铝基复合材料。在步骤S1中，所述铝层可以为市场上售卖的铝片，也可以根据需要自行制备。所述铝层可以为高纯度铝，或者非高纯度铝。所述铝层的厚度可以为0.01mm～10mm。本实施例中，所述铝片厚度为110微米。所述增强相材料层可以为单一的纯金属层或金属基复合材料层。所述单一的纯金属层的材料可以为铜、镁、锌、镍等。所述金属基复合材料层可以为所述金属层材料与碳纳米管或石墨烯复合形成的复合材料层。所述增强相材料层的厚度为0.01mm～10mm。本实施例中，所述增强相材料层为纯铜片，铜片的厚度为8微米。所述金属基复合材料层为所述金属层材料与碳纳米管形成的复合材料层时，所述碳纳米管结构不限，可以包括一根或多根碳纳米管。当所述碳纳米管结构包括多根碳纳米管时，该多根碳纳米管可以杂乱无章，无规则设置，也可以是多根碳纳米管形成膜状结构。该膜状结构可以为碳纳米管拉膜、碳纳米管碾压膜和碳纳米管絮化膜中的一种或多种。当所述碳纳米管结构为膜状结构时，所述金属层与所述膜状结构层叠设置。所述碳纳米管拉膜中的多根碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿同一方向延伸。所述碳纳米管碾压膜中的多根碳纳米管无序，沿同一方向或不同方向择优取向排列。所述碳纳米管絮化膜中的多根碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕形成网状结构。在步骤S2之前，进一步包括对所述至少一增强相材料层与所述铝层去油脂的步骤，使增强相材料层与铝层之间更好的结合。本实施例中，将所述至少一增强相材料层及所述铝层放在有机溶溶剂中超声去油脂，然后清洗所述至少一增强相材料层及所述铝层。所述有机溶剂可以为丙酮、乙醚等。可以采用纯水或酒精清洗去油脂后的所述至少一增强相材料层及所述铝层。进一步地，在对所述至少一增强相材料层与所述铝层去油脂的步骤之前可以包括一去除所述至少一增强相材料层和所述铝层表面的金属氧化层的步骤。例如，可以对所述至少一增强相材料层和所述铝层进行打磨处理以去除所述至少一增强相材料层和所述铝层表面的金属氧化层；也可通过盐酸等酸性溶液清洗所述至少一增强相材料层和所述铝层表面，以去除所述至少一增强相材料层和所述铝层表面的金属氧化层。在步骤S2之前，进一步可以包括对所述至少一增强相材料层与所述铝层的表面进行刮擦处理的步骤，以使所述至少一增强相材料层与所述铝层裸露部分新鲜的表面。所述至少一增强相材料层与所述铝层裸露的新鲜的表面相互接触设置，以促进后续轧制过程中所述至少一增强相材料层与所述铝层之间的良好结合。具体地，可以采用金属毛刷刮擦所述至少一增强相材料层与所述铝层的表面，使所述至少一增强相材料层与所述铝层显露的新鲜的表面并接触设置。在步骤S2中，只要保证所述铝层的至少一表面设置一增强相材料层，所述增强相材料层与所述铝层的层叠方式不限。具体地，所述增强相材料层可以设置在所述铝层的一个表面，或者所述增强相材料层可以设置在所述铝层的相对设置的第一表面和第二表面，或者所述铝层可以设置在所述增强相材料层的相对设置的两个表面。当所述至少一增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：/nS1，提供至少一增强相材料层与一铝层；/nS2，将所述至少一增强相材料层设置在所述铝层的至少一表面，形成一第一复合结构；/nS3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；/nS4，反复折叠-轧制所述第二复合结构形成所述铝基复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，提供至少一增强相材料层与一铝层；
S2，将所述至少一增强相材料层设置在所述铝层的至少一表面，形成一第一复合结构；
S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；
S4，反复折叠-轧制所述第二复合结构形成所述铝基复合材料。


2.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，提供一个增强相材料层时，将该增强相材料层对折成“∪”型，再将所述铝层放置在该“∪”型增强相材料层的中空部分形成一三明治结构。


3.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2之前，进一步包括对所述至少一增强相材料层与所述铝层去油脂的步骤。


4.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，进一步包括对所述至少一增强相材料层与所述铝层的表面进行刮擦处理的步骤，以使所述至少一增强相材料层与所述铝层裸露部分新鲜的表面。


5.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元锋，侯泽成，陈璐，朱琳，李文珍，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11