高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料技术

本发明专利技术公开了一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料，包括以下步骤：S1、将不同粒径的碳化硅颗粒以及铝粉按照一定的质量比球磨均匀；S2、加入粘合剂、乳蜡和磷酸二氢铝，搅拌均匀并过筛备用；S3、将过筛后的物料放入模具当中，脱模后得到碳化硅铝预烧体；S4、将预烧体进行烧结、粉碎、球磨整形，过筛，得到碳化硅铝颗粒等步骤。本发明专利技术通过对小粒径碳化硅颗粒进行改性处理后，再制得碳化硅铝预制型，最后进行差压浸渗铝液，得到高强度碳化硅增强铝复合材料，该方法解决了亚微米或纳米级的碳化硅铝(颗粒尺寸小于1μm)存在的易团聚、难浸渗的缺陷，克服了现有压力铸造和搅拌铸造所存在的不足。

【技术实现步骤摘要】
高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料
本专利技术涉及复合材料制备
，特别涉及一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料。
技术介绍
碳化硅铝复合材料属于陶瓷增强金属基复合材料，以铝合金为基体，以碳化硅陶瓷颗粒作为增强相。此复合材料具有比刚度高、导热率高、膨胀系数低、密度低等诸多优势，在航空航天、高功率电子元器件散热封装、光学器件、耐磨等领域有着广泛的应用。现有的高体分碳化硅铝复合材料多采用压力铸造的方式获得，即先采用碳化硅颗粒制备多孔陶瓷预制型，然后通过压力铸造将铝合金溶液渗入碳化硅陶瓷当中，这种方法对于制备普通强度的碳化硅铝材料没有问题，对于制备超高强度复合材料却很难完成，尤其是当碳化硅颗粒尺寸小于5μm时，制备的陶瓷预制体在烧结或加热过程中碳化硅颗粒会发生移动或扩散，排挤预留孔道，从而使得铝液无法渗入碳化硅预制型，或者即使表层有少量渗入，性能也远远不能满足要求。对于碳化硅颗粒尺寸小于5μm以下时，亚微米或纳米级的碳化硅铝多采用搅拌铸造的方法实现，然而此方法很容易发生颗粒团聚，制备的复合材料体积分数一般很难大于25％，强度及各方面性能还不如压力铸造法制备的产品。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料，通过对小粒径碳化硅颗粒进行改性处理，然后再得到碳化硅铝预制型，最后进行差压浸渗铝液，得到高强度碳化硅铝复合材料，解决了高体分小粒径碳化硅预制型铝液无法渗入的问题，为高强度碳化硅铝复合材料的制备提供了新的思路，克服了现有压力铸造和搅拌铸造所存在的不足。本专利技术采用的技术方案如下：一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉按照一定的质量比，在惰性气体的气氛保护下球磨均匀；S2、向球磨好的物料当中加入质量比分别为0.5－3％的粘合剂、0.5－2％的乳蜡和0.3－1％的磷酸二氢铝，搅拌均匀并过筛备用；S3、将过筛后的物料放入模具当中，在10－20MPa压力下保压5－60s，脱模后得到碳化硅铝预烧体；S4、将预烧体在真空弱还原气氛烧结炉中进行烧结，烧结完成后得到低铝含量的碳化硅铝材料；S5、将上述碳化硅铝复合材料粉碎、球磨整形，过筛，得到碳化硅铝颗粒；S6、将S5得到的碳化硅铝颗粒作为高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的原料。在本专利技术中，粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉的质量比分别为5－25：10－35：30－75：5－10。作为优选，在S1中，碳化硅颗粒的粒径分别为0.25μm、0.5μm和0.8μm。在本专利技术中，在S4中，烧结温度为500－800℃，烧结气氛为氮气和氢气的混合气氛。在本专利技术中，所述粘合剂选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、糊精、石蜡的一种或多种，优选为聚乙烯醇。本专利技术还包括一种高强度碳化硅铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S5.1、选择上述高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法制备得到的碳化硅铝颗粒，并分别挑选出8－12μm、20－40μm和50－80μm粒径的碳化硅铝颗粒；S5.2、将8－12μm、20－40μm和50－80μm粒径的碳化硅铝颗粒按照一定的质量比混合均匀，然后加入质量比0.5－3％的粘合剂、0.5－2％的乳蜡和0.5－5％的造孔剂，搅拌均匀过筛备用；S5.3、将上一步制备的物料放入模具当中制备得到预烧体；S5.4、将预烧体在真空弱还原气氛烧结炉中进行烧结，得到碳化硅铝预制型；S5.5、将碳化硅铝预制型放入真空差压铸造炉内模具中，通过真空差压铸造的方法，将铝合金金属液注入碳化硅铝预制型的孔隙当中，制备得到复合材料；S5.6、冷却后将复合材料放入热处理炉中进行退火处理，即得到高强度铝基碳化硅复合材料。进一步，8－12μm、20－40μm和50－80μm粒径的碳化硅铝颗粒的质量比为10－20：20－40：30－70。作为优选，将粒径为10μm、30μm和60μm的碳化硅铝颗粒按照质量比为10－20：20－40：30－70的比例混合均匀，然后再加入粘合剂、乳蜡和造孔剂。在本专利技术中，所述粘合剂选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、糊精、石蜡的一种或多种，优选为聚乙烯醇；所述造孔剂选自淀粉、碳粉、草酸铵的一种或多种，优选为淀粉。本专利技术还包括一种高强度碳化硅铝复合材料，其特征在于，所述高强度碳化硅铝复合材料通过权利要求5－9之一所述的高强度碳化硅铝复合材料的制备方法制备得到，高强度碳化硅铝复合材料的抗弯强度不低于600MPa，气密性小于10－10Pa·m3/s。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法及其复合材料，通过对小粒径碳化硅颗粒进行改性处理，然后再得到碳化硅铝预制型，最后进行差压浸渗铝液，得到高强度碳化硅铝复合材料，克服了亚微米或纳米级的碳化硅铝(颗粒尺寸小于1μm)存在的易团聚、难浸渗的缺陷，解决了小粒径碳化硅表面润湿性和预留孔道难的问题，为高强度碳化硅铝复合材料的制备提供了新的思路，克服了现有压力铸造和搅拌铸造所存在的不足；2、本专利技术的制备方法可根据配比调整制备出50－70％体分的碳化硅铝复合材料，其力学性能优异，抗弯强度可以达到600MPa以上，致密性好，气密性小于10－10Pa·m3/s，满足了军工要求，加工后粗糙度低，有利于进行后期表面处理及相关电镀、化学镀工作。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种高强度碳化硅增强铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉按照质量比分别为5：10：75：10的比例，在氮气气氛保护下球磨均匀；S2、向球磨好的物料当中加入质量比分别为0.5％的聚乙烯醇溶液、2％的乳蜡和0.3％的磷酸二氢铝溶液，搅拌均匀并过筛备用；S3、将过筛后的物料放入模具当中，在10MPa压力下保压5s，脱模后得到碳化硅铝预烧体；S4、将预烧体在真空弱还原气氛烧结炉中进行烧结，烧结温度为500℃，烧结气氛为氮气和氢气，烧结完成后得到低铝含量碳化硅铝材料；S5、将上述低铝含量碳化硅铝复合材料粉碎、球磨整形，过筛，挑选出粒径分别为8－12μm、20－40μm和50－80μm的碳化硅铝颗粒；S6、将8－12μm、20－40μm和50－80μm粒径的碳化硅铝颗粒分别按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉按照一定的质量比，在惰性气体的气氛保护下球磨均匀；/nS2、向球磨好的物料当中加入质量比分别为0.5－3％的粘合剂、0.5－2％的乳蜡和0.3－1％的磷酸二氢铝，搅拌均匀并过筛备用；/nS3、将过筛后的物料放入模具当中，在10－20MPa压力下保压5－60s，脱模后得到碳化硅铝预烧体；/nS4、将预烧体在真空弱还原气氛烧结炉中进行烧结，烧结完成后得到低铝含量的碳化硅铝材料；/nS5、将上述碳化硅铝复合材料粉碎、球磨整形，过筛，得到碳化硅铝颗粒；/nS6、将S5得到的碳化硅铝颗粒作为高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的原料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉按照一定的质量比，在惰性气体的气氛保护下球磨均匀；
S2、向球磨好的物料当中加入质量比分别为0.5－3％的粘合剂、0.5－2％的乳蜡和0.3－1％的磷酸二氢铝，搅拌均匀并过筛备用；
S3、将过筛后的物料放入模具当中，在10－20MPa压力下保压5－60s，脱模后得到碳化硅铝预烧体；
S4、将预烧体在真空弱还原气氛烧结炉中进行烧结，烧结完成后得到低铝含量的碳化硅铝材料；
S5、将上述碳化硅铝复合材料粉碎、球磨整形，过筛，得到碳化硅铝颗粒；
S6、将S5得到的碳化硅铝颗粒作为高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的原料。


2.如权利要求1所述的高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，粒径分别为0.1－0.25μm、0.3－0.5μm、0.6－0.8μm的碳化硅颗粒以及粒径为5－10μm的铝粉的质量比分别为5－25：10－35：30－75：5－10。


3.如权利要求2所述的高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，在S1中，碳化硅颗粒的粒径分别为0.25μm、0.5μm和0.8μm。


4.如权利要求1所述的高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，在S4中，烧结温度为500－800℃，烧结气氛为氮气和氢气的混合气氛。


5.如权利要求1所述的高强碳化硅颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述粘合剂选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯脂、糊精、石蜡的一种或多种。


6.一种高强度碳化硅铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S5.1、选择权利要求1－5...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔铖，
申请(专利权)人：陕西迈特瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61