本发明专利技术提供一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，将碳化硅颗粒和碳化硅晶须按照比例进行配料，在碳化硅颗粒中添加一定量的碳化硅晶须，有效提高碳化硅生坯强度及韧性，含有碳化硅晶须的预制件浸渗铝合金溶液后成型的铝碳化硅复合材料铸件具有高比刚度、比强度以及耐磨性；在预热的模具中加入混合粉料并进行堆积、震实、灌铝的方法，减少了碳化硅预制件压制、烧结成型的两道工序，采用填粉灌铝的工艺不受产品结构的限制，加工尺寸增大，避免了高体分铝碳化硅机加工序，简化了工艺流程，提高产能，降低成本，提高良品率，缩短生产周期。本发明专利技术还提供一种高比刚度铝碳化硅结构件，产品致密，性能优异，适用范围广。适用范围广。适用范围广。
【技术实现步骤摘要】
一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法及高比刚度铝碳化硅结构件
[0001]本专利技术属于材料制备
，尤其涉及一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法及高比刚度铝碳化硅结构件。
技术介绍
[0002]铝碳化硅作为复合材料，相对比于传统的金属材料或陶瓷材料，具有良好的密度、比刚度和力学性能等优势，因此在振动较大的恶劣应用环境下，例如航空航天、汽车等领域，铝碳化硅得到广泛应用。
[0003]但是目前在军工、航空、航天等对材料轻量化和耐磨性要求较高的领域，铝碳化硅在服役有效期间内，普遍存在因刚度、强度不高，导致长期服役发生变形、疲劳失效等弊端，且目前的制备方法在提高铝碳化硅复合材料的比刚度和耐磨性上，存在制备成本高、脱模困难、稳定性不高、尺寸受限、良品率低等问题，严重制约了铝碳化硅复合材料在航空、航天等对耐磨结构件要求高的领域中的快速、全面替代。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法及高比刚度铝碳化硅结构件，解决了现有技术中铝碳化硅复合材料比刚度不高、耐磨性不好等问题，克服了制备成本高、良品率低等缺陷。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，所述方法包括：
[0006]步骤S1：按质量计，将180#、80#、10#碳化硅颗粒和碳化硅晶须按9:6:3:0.5的比例进行混合，球磨得到混合料；
[0007]步骤S2：制备胶体，将混合料和胶体混合造粒，烘焙过筛，得到混合粉料；
[0008]步骤S3：熔炼ZL101A铝合金，加入精炼剂进行精炼，得到铝合金溶液，并抽真空搅拌；
[0009]步骤S4：预热模具，在模具中加入混合粉料，振动模具使混合粉料均匀震实，将模具放置在热压机平台，将铝合金溶液注入模具，热压成型，冷却脱模，得到铝碳化硅复合材料；
[0010]步骤S5：对铝碳化硅复合材料进行热处理，然后表面金属化镀覆，最后塑封包装。
[0011]在一些实施例中，在步骤S1中，将碳化硅颗粒和碳化硅晶须的混合物与球磨组合物按质量比1:3的比例放入球磨罐，其中球磨组合物由直径为10cm、7cm、2cm的球磨珠按质量比1:3:1的比例组成，球磨5～10h。
[0012]在一些实施例中，在步骤S2中，将聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、水按质量比为5：3：92混合，加入到搅拌罐中，在150℃下进行加热并保持2.5h，制成胶体，冷却备用。
[0013]在一些实施例中，将混合料和胶体按质量比12～15％：85％的比例混合造粒，将造
粒粉在100～120℃下烘焙2～4h，过30目筛，干燥至水分5％；再加入15％的胶体，在80～100℃下烘焙2.5h，过30目筛，干燥至水分3％；将混合粉料放入密封袋中，冷却。
[0014]在一些实施例中，在步骤S3中，控制在650～750℃下对ZL101A铝合金进行熔炼，在加入精炼剂精炼过程中，调配Mg、Si的含量分别增至0.3～0.6％。
[0015]在一些实施例中，在步骤S4中，将所述模具放入加热炉中，按30℃/min的速率均匀加热，最后升温至650℃。
[0016]在一些实施例中，在步骤S4中，热压机平台以2MPa的压力开始压合，并以3MPa/min的匀速在模具的外表面施加压力，达到15MPa时保压10min，自然泄压冷却至室温后脱模。
[0017]在一些实施例中，在步骤S5中，进行热处理时，以30～60℃/h的升温速度将铝碳化硅复合材料升温至400～450℃，保温5～8h，水浴淬火冷却至室温，再以10～30℃/h的升温速度将铝碳化硅复合材料升温至120～200℃，保温2～3h，空气中自然冷却至室温。
[0018]在一些实施例中，在步骤S5中，对铝碳化硅复合材料进行表面金属化镀覆时，包括以下步骤：
[0019]S501、除油：将铝碳化硅复合材料浸泡在浓度为35g/L的HTL
‑
310药剂中，20～30℃下超声波清洗3min；
[0020]S502、弱蚀：再浸泡在浓度为70g/L的HTL
‑
310药剂中，50～60℃下浸泡7min；
[0021]S503、水洗：在去离子水20～30℃下清洗1～3min；
[0022]S504、活化：再浸泡在浓度为500ml/L的HT
‑
AC600药剂中，20～30℃下浸泡1～1.5min；
[0023]S505、水洗：在去离子水20～30℃下清洗1～3min；
[0024]S506、电镀镍：将铝碳化硅复合材料放置在硫酸亚铁溶液中电解镍3～6um，电压3V、电流0.3A；
[0025]S507、化学镍：在浓度为150ml/L的HT
‑
EN800药剂，PH4.8～5.5，85～90℃下浸泡75～95min；
[0026]S508、水洗：在去离子水20
‑
30℃下清洗1～3min；
[0027]S509、烘干：用120～150℃循环热风吹10～20min；
[0028]S510、除氢：在120℃～250℃下保温2～5h，随炉冷却至室温。
[0029]第二方面，本专利技术还提供一种高比刚度铝碳化硅结构件，所述铝碳化硅结构件由上述实施例中的高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法制得。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]因此，根据本公开实施例，将碳化硅颗粒和碳化硅晶须按照比例进行配料，在碳化硅颗粒中添加一定量的碳化硅晶须，有效提高碳化硅生坯强度及韧性，含有碳化硅晶须的预制件浸渗铝合金溶液后成型的铝碳化硅复合材料铸件具有高比刚度、比强度以及耐磨性；
[0032]在预热的模具中加入混合粉料并进行堆积、震实、灌铝的方法，减少了碳化硅预制件压制、烧结成型的两道工序，采用填粉灌铝的工艺不受产品结构的限制，加工尺寸增大，避免了高体分铝碳化硅机加工序，简化了工艺流程，提高产能，降低成本，提高良品率，缩短生产周期；
[0033]本公开实施例制备的高比刚度铝碳化硅结构件具有产品致密、性能优异的优势，
制备方法操作简单、成本低，适用范围广，可在铝基、镁基、钛基等金属复合材料制备过程实施。
附图说明
[0034]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0035]图1是本专利技术公开的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]在本专利技术的描本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：按质量计，将180#、80#、10#碳化硅颗粒和碳化硅晶须按9:6:3:0.5的比例进行混合，球磨得到混合料；步骤S2：制备胶体，将混合料和胶体混合造粒，烘焙过筛，得到混合粉料；步骤S3：熔炼ZL101A铝合金，加入精炼剂进行精炼，得到铝合金溶液，并抽真空搅拌；步骤S4：预热模具，在模具中加入混合粉料，振动模具使混合粉料均匀震实，将模具放置在热压机平台，将铝合金溶液注入模具，热压成型，冷却脱模，得到铝碳化硅复合材料；步骤S5：对铝碳化硅复合材料进行热处理，然后表面金属化镀覆，最后塑封包装。2.如权利要求1所述的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，将碳化硅颗粒和碳化硅晶须的混合物与球磨组合物按质量比1:3的比例放入球磨罐，其中球磨组合物由直径为10cm、7cm、2cm的球磨珠按质量比1:3:1的比例组成，球磨5～10h。3.如权利要求2所述的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、水按质量比为5：3：92混合，加入到搅拌罐中，在150℃下进行加热并保持2.5h，制成胶体，冷却备用。4.如权利要求3所述的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，将混合料和胶体按质量比12～15％：85％的比例混合造粒，将造粒粉在100～120℃下烘焙2～4h，过30目筛，干燥至水分5％；再加入15％的胶体，在80～100℃下烘焙2.5h，过30目筛，干燥至水分3％；将混合粉料放入密封袋中，冷却。5.如权利要求4所述的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，控制在650～750℃下对ZL101A铝合金进行熔炼，在加入精炼剂精炼过程中，调配Mg、Si的含量分别增至0.3～0.6％。6.如权利要求5所述的一种高比刚度铝碳化硅结构件的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，将所述模具放入加热炉中，按30℃/min的速率均匀加热，最后升温至650℃。7.如权利要求6所述的一种高比刚度...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽民，何岚，何娟，景文甲，汪震，
申请(专利权)人：珠海亿特立新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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