一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法。所述铝基复合材料由以下质量百分比的原料制备而成：0.5～1.5wt％的含锑MAX相材料、0.5～4.0wt％的含铝MAX相材料、不大于0.1％的杂质、余量为铝。本发明专利技术申请通过加入MAX相A位原子脱溶的性质，以及A位原子脱溶后的Ti4C3以及Nb2C产物与铝基体具有好的界面润湿状态，与铝晶粒结合良好，形成良好的共格界面关系，使得铝基体同时得到颗粒增强和合金化两方面的强化作用，最后得到的复合材料具有较高的损伤容限和高导电率。容限和高导电率。

【技术实现步骤摘要】
一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝基复合材料因其高比强度、比刚度、耐磨性、低热膨胀系数以及良好的导热和尺寸稳定性等优异的性能，成为近年来发展的热点。其中以SiC为代表的颗粒增强铝基复合材料，使得低成本的铝基复合材料可通过颗粒含量、尺寸等实现性能的优化，已在航空航天、电子封装、汽车制造和高速列车等领域不断实现突破。铝合金导电轨挤压型材作为供电系统的关键材料，需求量不断增加；同时，运载能力的提升对导电轨的强度和导电率要求越来越高，特别是导电率的提高可以大大节省建设成本、提高运载能力。Al
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Mg
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Si(6系)合金具有中等强度、良好的成型性、焊接性、导电性和抗腐蚀性能，是铝合金导电轨的优选材料，然而其导电率却无法达到1系铝合金的导电性能，但与此同时，1系铝合金力学性能不好，不适用于加工和使用，导致在高强、高精、超导铝合金导电轨型材这方面存在空缺。因此，如何制造高强、高精、超导铝合金导电轨型材成为本行业的研究重点
[0003]MAX相是具有六方晶格结构的纳米层状三元化合物，分子式为Mn+1AXn，其中M为IIIB、IVB、VB、VIB族的前过渡金属元素，A主要为ⅢA和ⅣA族元素，X为碳和/或氮，n＝1～3。MAX相材料的晶体呈六方对称性，空间群为P63/mmc，其晶胞由Mn+1Xn单元与A原子面交替堆垛而成，n＝1、2或3，通常简称为211，312和413相，目前合成的MAX相约有70余种。MAX相材料在物理、化学、电学、机械等方面独特的性质在高温电极、摩擦磨损、核能结构材料等领域有潜在的应用。理论计算预测表明，超过600种MAX相具备热力学稳定性，其中已成功合成的纯MAX相已经超过70种。目前已经发现的MAX相的M位、A位和X位元素分布，包括25种M位元素、18种A位元素(Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、In、Sn、Tl、Pb、Bi、Cu、Zn、Pd、Ir、Au、Cd)和2种X位元素。MAX相由于具有丰富化学元素组成，可以通过调整其元素种类及相对含量来改变和调整它们的物理化学性质，同时也会极大的丰富MAX相材料的多样性。
[0004]基于上述情况，本专利技术提出了一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料，所述铝基复合材料由以下质量百分比的原料制备而成：0.5～1.5wt％的含锑MAX相材料、0.5～4.0wt％的含铝MAX相材料、不大于0.1％的杂质、余量为铝。
[0007]优选地，所述含铝MAX相材料为含锑MAX相材料质量百分比的1.5～2.5倍。
[0008]优选地，所述含锑MAX相材料包括312相含锑MAX相材料、211相含锑MAX相材料、413相含锑MAX相材料的其中一种或两种以上的组合。
[0009]优选地，所述312相含锑MAX相材料包括Ti3SbC2、Ti3SbCN的其中一种，所述211相含锑MAX相材料为Nb2SbC，所述413相含锑MAX相材料为Nb4SbC3。
[0010]优选地，所述含锑MAX相材料为Nb2SbC。
[0011]优选地，所述含铝MAX相材料包括312相含铝MAX相材料、211相含铝MAX相材料、413相含铝MAX相材料。
[0012]优选地，所述312相含铝MAX相材料为Ti3AlC2，所述211相含铝MAX相材料Ti2AlC，所述413相含铝MAX相材料为Ti4AlC3。
[0013]优选地，所述含铝MAX相材料为Ti4AlC3。
[0014]优选地，所述铝基复合材料由以下质量百分比的原料制备而成：0.5～1.5wt％的Nb2SbC、0.75～3.75wt％的Ti4AlC3、不大于0.1％的杂质、余量为铝。
[0015]本专利技术还提供一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0016](1)将含铝MAX相材料和质量占比1/3的铝粉末放入球磨罐中，按球料比为10:1放入直径为6～10mm钢球，抽真空并充入纯度≥99.0％的氩气，然后以转速400～500r/min球磨11～12h，得含铝MAX相材料的混合粉末；
[0017](2)将含锑MAX相材料和质量占比2/3的铝粉末放入球磨罐中，按球料比为15:1放入直径为6～10mm钢球，抽真空并充入纯度≥99.0％的氩气，然后以转速400～500r/min球磨5～6h，随后加入步骤(1)获得的含铝MAX相材料的混合粉末，以500～600rpm搅拌混合20～25min，得含锑
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铝MAX相材料的混合粉末；
[0018](3)将步骤(2)获得的含锑
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铝MAX相材料的混合粉末放入涂有氮化硼的热压烧结模具腔内，以100～200Mpa压力进行冷压1～2h；
[0019](4)在纯度≥99.0％的氩气的气氛下，以升温速率10℃/min升温至1100～1150℃，保温120～140min后炉冷，其中在升温到900～950℃时开始加压，至1100℃时加压至50～60MPa，之后保压一直持续到炉冷，即得。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]1.本专利技术申请通过加入MAX相A位原子脱溶的性质，以及A位原子脱溶后的Ti4C3以及Nb2C产物与铝基体具有好的界面润湿状态，使得铝基体同时得到颗粒增强和合金化两方面的强化作用，最后得到的复合材料具有较高的损伤容限和高导电率。
[0022]2.本专利技术申请通过加入211相的含锑MAX相材料以及413相含铝MAX相材料，使得在铝基材料中同时具有Ti4C3、Nb2C的两种不同类型的增强金属相，在烧结后，两种增强金属相均匀分布在铝基体中，并且与铝晶粒结合良好，形成良好的共格界面关系。
[0023]3.本专利技术原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
[0024]实施例1
[0025]按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
[0026](1)将含铝MAX相材料和质量占比1/3的铝粉末放入球磨罐中，按球料比为10:1放入直径为6mm钢球，抽真空并充入纯度≥99.0％的氩气，然后以转速400r/min球磨12h，得含
铝MAX相材料的混合粉末；
[0027](2)将含锑MAX相材料和质量占比2/3的铝粉末放入球磨罐中，按球料比为15:1放入直径为10mm钢球，抽真空并充入纯度≥99.0％的氩气，然后以转速400r/min球磨6h，随后加入步骤(1)获得的含铝MAX相材料的混合粉末，以5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有MAX相增强材料的铝基复合材料，其特征在于，所述铝基复合材料由以下质量百分比的原料制备而成：0.5～1.5wt％的含锑MAX相材料、0.5～4.0wt％的含铝MAX相材料、不大于0.1％的杂质、余量为铝。2.根据权利要求1所述的铝基复合材料，其特征在于，所述含铝MAX相材料为含锑MAX相材料质量百分比的1.5～2.5倍。3.根据权利要求1所述的铝基复合材料，其特征在于，所述含锑MAX相材料包括312相含锑MAX相材料、211相含锑MAX相材料、413相含锑MAX相材料的其中一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的铝基复合材料，其特征在于，所述312相含锑MAX相材料包括Ti3SbC2、Ti3SbCN的其中一种，所述211相含锑MAX相材料为Nb2SbC，所述413相含锑MAX相材料为Nb4SbC3。5.根据权利要求4所述的铝基复合材料，其特征在于，所述含锑MAX相材料为Nb2SbC。6.根据权利要求1所述的铝基复合材料，其特征在于，所述含铝MAX相材料包括312相含铝MAX相材料、211相含铝MAX相材料、413相含铝MAX相材料的其中一种或两种以上的组合。7.根据权利要求6所述的铝基复合材料，其特征在于，所述312相含铝MAX相材料为Ti3AlC2，所述211相含铝MAX相材料Ti2AlC，所述413相含铝MAX相材料为Ti4AlC3。8.根据权利要求7所述的铝基复合材料，其特征在于，所述含铝MAX相材料为Ti4AlC3。9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国昌，李旭，田尧，张云海，
申请(专利权)人：山东创新精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：