本发明专利技术提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，该复合材料包括碳化硅和铝合金；以所述复合材料的总体积为基准，所述碳化硅的含量为60-75vol％，所述铝合金的总含量为25-40vol％；所述铝合金为铝、硅、镁和稀土；其中，以铝合金的总重量为基准，所述铝的含量为74.0-90.9wt％，所述硅的含量为8.0-15.0wt％，所述镁的含量为1.0-10.0wt％，所述稀土的含量为0.1-2wt％。本发明专利技术还提供了该复合材料的制备方法。本发明专利技术的复合材料晶粒细小，缩孔、气孔和杂质少，有很好的力学性能和热导率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
颗粒增强铝基复合材料是复合材料领域中研究最多、应用最广的一种复合材料。高体积分数(> 60vol % ) SiC/Al复合材料因其具有优异的物理和力学性能，如2-3倍于钛合金的比强度、优于铍材的高尺寸稳定性、可与钢材及钛合金甚至是陶瓷基片匹配的低线膨胀系数、与铍材强度及碳化硅陶瓷相当的热导率、远高于铝合金的屈服强度以及与铸造铝合金相当的断裂韧性等，已成为最为理想的电子封装材料之一。同时作为结构材料在航空、航天和国防等领域有着诱人的应用背景，因此，近年来该材料的研究一直是材料研究领域的一大热点。 目前，制备高体积分数SiC/Al复合材料一般使用压力浸渗法或者是无压浸渗法制备。无压浸渗法的原理是利用高温熔融状态下的金属铝液与碳化硅基体之间的润湿性，让金属铝液在毛细作用下自动填满碳化硅基体间的空隙，冷却后即得到具有三维网络结构的金属/陶瓷复合材料。相比对于压力熔渗法，由于没有外力的帮助，铝液只能依靠重力和毛细作用力对碳化硅基体进行渗透，因此熔融铝液在高温下和碳化硅之间的润湿性就显得十分重要。中国专利CN1644276公开了一种制备高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料零件方法，其特征在于采用粉末注射成形技术制备SiCp预成形坯，然后通过基体合金化等方法改善SiC与Al熔液的界面润湿性，使Al熔液能够通过孔隙的毛细管作用渗透到SiCp骨架中，从而获得具有高体积分数的SiCp/Al复合材料零部件，即采用粉末注射成形一无压熔渗工艺制备具有高体积分数的SiCp/Al复合材料零件。具体工艺为首先将所选用的SiC与所配制的粘结剂按照一定的比例在混炼机上于110°C _130°C混炼I. 5-2个小时，粉末装载量为62-72体积％，制粒后在注射成形机上注射成形，得到所需形状的SiC预成形坯，然后采用真空脱脂，脱除粘结剂并进行预烧结得到具有一定孔隙度和强度的SiC骨架，最后将占零件28-38体积％的Al合金，Al合金成分重量百分比为Al Si Mg =85-92 6-10 2-5置于SiC骨架上方一起放入以N2作为保护气氛的熔渗炉中升温至1100-1200°C后进行无压熔渗，保温1-4个小时，自然冷却至室温。上述方法是在铝液中添加Si元素和Mg元素，通过抑制有害界面反应，降低液固相表面能和破坏氧化铝膜等方法帮助浸渗，有较好的效果。但是仍旧有几点不足第一，由于使用的硅元素含量较高，因此在冷却过程中，极易析出粗大晶粒，也易因收缩较大在内部形成缩孔，降低复合材料的力学性能和导热性能；第二，由于铝液易吸附氢气和易氧化的特性，对气氛要求极高，较难避免在复合材料内部形成气孔和缺陷，这也会严重影响产品的最终性能
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有采用无压浸渗法制备的高体积分数的碳化硅颗粒增强铝基复合材料会出现合金晶粒粗大、材料内部难以避免有缩孔、气孔、杂质的缺陷，从而提供一种内部合金晶粒细小，缩孔、气孔和杂质少的高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制作方法。本专利技术提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，该复合材料包括碳化硅和铝合金；以所述复合材料的总体积为基准，所述碳化硅的含量为60-75vol%，所述铝合金的总含量为25-40vol% ;所述铝合金为铝、硅、镁和稀土 ；其中，以铝合金的总重量为基准，所述铝的含量为74. 0-90. 9wt%，所述硅的含量为8.0-15. Owt%，所述镁的含量为I. 0-10. Owt%，所述稀土的含量为O. l_2wt%。本专利技术还提供了本专利技术所述的复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤SI将碳化硅微粉和石蜡基粘结剂混合后采用热压铸成型，经排胶、烧结后制备出 的SiC骨架； S2准确称取铝、镁、硅、稀土，采用真空感应熔炼，重力浇注或辊轧制备合适形状和大小的铝合金块；S3将铝合金块置于碳化硅骨架上并一起放入气氛炉中进行无压浸渗，通入氮气保护，升温至850-950°C，保温l_4h后取出，用氮气冷却至室温，得到复合材料。本专利技术与现有技术相比，所用的合金配方在传统用于无压浸渗的铝硅镁合金中添加了少量的稀土。加入稀土元素的作用主要有两点第一，添加稀土元素能够改变液固界面能，避免铝合金晶粒在凝固过程中过度长大，还能形成细小的中间合金相，提供异质晶核，起到细化晶粒的作用，从而达到改善金相结构，提高复合材料的力学性能和热导率的目的；第二，稀土可以与熔融铝液中溶解的氢气发生反应，还能与氧化铝和氧化镁等氧化物反应，有除气除杂，净化金属的作用，能够尽量避免在材料内部生成气孔和缺陷，提高复合材料的力学性能，气密性和热导率。具体实施例方式本专利技术提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于该复合材料包括碳化硅和铝合金；以所述复合材料的总体积为基准，所述碳化硅的含量为60-75vOl%，所述铝合金的总含量为25-40vOl%;所述铝合金为铝、硅、镁和稀土 ；其中，以铝合金的总重量为基准，所述铝的含量为74. 0-90. 9wt%，所述硅的含量为8. 0-15. 0wt%，所述镁的含量为I.0-10. Owt%，所述稀土的含量为 O. l-2wt%0根据本专利技术提供的复合材料，为了兼顾材料的热导率和线性热膨胀系数之间的平衡，优选地，以所述复合材料的总重量为基准，所述碳化硅的含量为63-70vOl%，所述铝合金的总含量为30-37vOl%。根据本专利技术提供的复合材料，优选地，以铝合金的总重量为基准，所述铝的含量为79. 0-88. 9wt%，所述硅的含量为8. 0-12. Owt %，所述镁的含量为3.0-8. Owt%，所述稀土的含量为O. I-Iwt%。根据本专利技术提供的复合材料，为了节约成本，优选地，所述稀土为混合稀土。更优选地，所述混合稀土为富镧或富铈稀土中的一种。所述富镧稀土中镧的含量不低于40wt %，杂质含量不高于lwt% ;所述富铺稀土中铺的含量不低于45wt%,杂质含量不高于lwt%。本专利技术还提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤SI将碳化硅微粉和石蜡基粘结剂混合后采用热压铸成型，经排胶、烧结后制备出的SiC骨架；S2准确称取铝、镁、硅、稀土，采用真空感应熔炼，重力浇注或辊轧制备合适形状和大小的铝合金块；S3将铝合金块置于碳化硅骨架上并一起放入气氛炉中进行无压浸渗，通入氮气保护，升温至850-950°C，保温l_4h后取出，用氮气冷却至室温，得到复合材料。所述石腊基粘结剂是将粘结剂溶解在石腊中形成的混合物。所述步骤SI的更具体的步骤为 第一步，称取碳化硅微粉和石蜡基粘结剂，将两者倒入搅拌机中在120_140°C下混料1-3小时；第二步，将混合均匀的浆料倒入热压铸机中，进行热压铸成型，热压铸温度140-200°C，然后将模具水冷后脱模得到SiC和石蜡的坯体；第三步，将脱模后的SiC和石蜡的坯体，放在多孔氧化铝板上，在排胶炉内进行排胶和烧结，具体为将炉温先升高到150-250°C，保温I. 5-2. 5小时出去石蜡，随后将炉温升高到550-650°C，保温O. 5-1. 5小时去除粘接剂，最后升温到1100-1300°C，保温I. 5-2. 5小时进行烧结。最后随炉冷却后即得到所需SiC骨架。根据本专利技术所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于：该复合材料包括碳化硅和铝合金；以所述复合材料的总体积为基准，所述碳化硅的含量为60？75vol％，所述铝合金的总含量为25？40vol％；所述铝合金为铝、硅、镁和稀土；其中，以铝合金的总重量为基准，所述铝的含量为74.0？90.9wt％，所述硅的含量为8.0？15.0wt％，所述镁的含量为1.0？10.0wt％，所述稀土的含量为0.1？2wt％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，林勇钊，徐述荣，林信平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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