專利名稱：一種氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁基復合材料及其制備方法。
背景技術：
目前氮化硅增強鋁基復合材料的制備，主要是有機前驅體去除浸滲法和無 壓浸滲法方法。其中，有機前驅體去除浸滲法制備的氮化硅增強鋁基復合材料， 由氮化硅為網絡骨架結構，在浸滲鋁合金時容易在骨架處形成微裂紋，且工藝
繁雜、制備溫度較高，成本高，先驅體制備時的溫度為800 140(TC，浸滲溫 度高達84(TC，導致鋁合金合金元素燒損嚴重v還需要添加氧化鋁和氧化鋅作 為助燒劑，改變了復合材料成分，'改變了鋁合金的性能，降低了復合材料整體 性能。采用無壓浸滲法，由于需要發生界面反應而導致可用鋁合金種類很少， 界面反應嚴重，降低了復合材料的綜合性能，且制備工藝比較復雜、制備溫度 較高，設備要求高，成本高，先驅體制備時的溫度為80(TC 140(rC，浸滲溫 度高達84(TC，導致鋁合金合金元素燒損嚴重、還需要添加氧化鋁和氧化鋅作 為助燒劑，改變了復合材料成分，改變了鋁合金的性能，降低了復合材料整體 性能。
發明內容
本發明目的是為了解決現有技術中制備氮化硅增強鋁基復合材料的工藝 復雜、成本高、設備要求高、可用鋁合金種類很少、需添加助燒劑及產品整體 性能差的問題，而提供一種氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法。
本發明氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料按體積百分比由5% 73%的氮 化硅陶瓷粉體及27% 95%的鋁或鋁合金制成。
制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法按以下步驟實現 一、將占 復合材料總體積5% 73%的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施加18 50MPa的壓 力制成預制塊；二、將占復合材料總體積27% 95%的鋁或鋁合金加熱至700 80(TC熔化，然后澆注到預熱至500 700。C的模具中，并施加10 60MPa壓 力至模具自然冷卻到300 400°C，再脫模，即得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。
本發明采用壓力浸滲方法，強制將氮化硅陶瓷粉體外加到鋁或鋁合金中制 成氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，適用于所有型號鋁合金，制備過程中不
需要添加助燒劑，不需要高溫，生產成本低、工藝簡單、所用設備簡易；本發 明所得復合材料的整體性能優異，低密度為小于2.9 g/cm3、高致密為大于 98.5%、低膨脹為小于8.1xl(T6/°C、均勻性好；可以廣泛應用在汽車發動機活 塞連桿、電子封裝、高尺寸穩定性儀表零件等領域中。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料按體積百 分比由5% 73%的氮化硅陶瓷粉體及27% 95%的鋁或鋁合金制成。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同是氮化硅陶瓷顆粒 增強鋁基復合材料按體積百分比由35%的氮化硅陶瓷粉體及65%的鋁或鋁合 金制成。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法按以下步 驟實現 一、將占復合材料總體積5% 73%的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施 加18 50MPa的壓力制成預制塊；二、將占復合材料總體積27% 95%的鋁 或鋁合金加熱至700 80(TC熔化，然后澆注到預熱至500 70(TC的模具中， 并施加10 60MPa壓力至模具自然冷卻到300 40(TC，再脫模，即得氮化硅 陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。
本實施方式中鋁合金可以為現有各種型號的鋁合金。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三不同的是步驟一中將占復 合材料總體積35%的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施加30MPa的壓力制成預制 塊。其它步驟及參數與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
三不同的是步驟一中所用氮 化硅陶瓷粉體的半徑為0.1 100|im。其它步驟及參數與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
三不同的是步驟一中將占復 合材料總體積65%的鋁或鋁合金加熱至750。C熔化，然后澆注到預熱至600°C 的模具中，并施加40MPa壓力至模具自然冷卻到350°C。其它步驟及參數與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
七制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法按以下步
驟實現: 一、將占復合材料總體積35%的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施加35MPa 的壓力制成預制塊；二、將占復合材料總體積65%的鋁合金(2024鋁合金) 加熱至750。C熔化，然后澆注到預熱至60(TC的模具中，并施加40MPa壓力至 模具自然冷卻到400°C ，再脫模， 即得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。
本實施方式中所得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料在400。C的條件下 退火處理3h，測試性能，密度為2.88 g/cm3，致密度為98.77%，熱膨脹系數 為9X10，C，熱導率為110W/(m.K)，彎曲強度為680MPa，彈性模量為 174GPa， HB=310。
具體實施方式
八制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法按以下步
驟實現:一、將占復合材料總體積15M的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施加35MPa 的壓力制成預制塊；二、將占復合材料總體積85。/。的純鋁加熱至700。C熔化， 然后澆注到預熱至50(TC的模具中，并施加40MPa壓力至模具自然冷卻到 300°C，再脫模，即得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。
本實施方式中所得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料在40(TC的條件下 退火處理3h，測試性能，密度為2.84 g/cm3，致密度為98.89%，熱膨脹系數 為10.5X10—6/°C，熱導率為110W/(m'K)，彎曲強度為675MPa，彈性模量為 162GPa， HB=330。
權利要求
1、氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，其特征在于氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料按體積百分比由5％～73％的氮化硅陶瓷粉體及27％～95％的鋁或鋁合金制成。
2、 根據權利要求1所述的氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，其特征在 于氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料按體積百分比由35%的氮化硅陶瓷粉體 及65%的鋁或鋁合金制成。
3、 制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法，其特征在于該方法按 以下步驟實現 一、將占復合材料總體積5% 73%的氮化硅陶瓷粉體裝入模 具，施加18 50MPa的壓力制成預制塊；二、將占復合材料總體積27% 95% 的鋁或鋁合金加熱至700 80(TC熔化，然后澆注到預熱至500 700。C的模具 中，并施加'10 60MPa壓力至模具自然冷卻到300 40(TC，再脫模，即得氮 化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。
4、 根據權利要求3所述的制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法， 其特征在于步驟一中將占復合材料總體積35%的氮化硅陶瓷粉體裝入模具，施 加30MPa的壓力制成預制塊。
5、 根據權利要求3所述的制備氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的方法， 其特征在于步驟一中所用氮化硅陶瓷粉體的半徑為0.1 10(Him。
6、 根據權利要求3所述的制備氮化硅陶^顆粒增強鋁基復合材料的方法， 其特征在于步驟一中將占復合材料總體積65%的鋁或鋁合金加熱至750。C熔 化，然后澆注到預熱至'60(TC的模具中，并施加40MPa壓力至模具自然冷卻 到350。C。
全文摘要
一種氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法，它涉及一種鋁基復合材料及其制備方法。它解決了現有技術中制備氮化硅增強鋁基復合材料的工藝復雜、成本高、設備要求高、可用鋁合金種類很少、需添加助燒劑及產品整體性能差的問題。本發明氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料由氮化硅陶瓷粉體及鋁或鋁合金制成。制備方法如下一、將氮化硅陶瓷粉體裝入模具，制成預制塊；二、將鋁或鋁合金加熱至熔化，然后澆注到預熱后的模具中，施加壓力至模具自然冷卻，再脫模，即得氮化硅陶瓷顆粒增強鋁基復合材料。本發明制備工藝簡單、成本低，設備簡單，適用于所有型號鋁合金，制備過程中不需要添加助燒劑，所得復合材料的整體性能優異。
文檔編號C22C29/16GK101260488SQ20081006432
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者修子揚, 姜龍濤, 康鵬超, 強 張, 武高輝, 芶華松, 陳國欽 申請人:哈爾濱工業大學