專利名稱：納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及泡沫鋁基復合材料及其制備方法。
背景技術：
陶瓷顆粒(如SiC，Si02, TiB2, A1203, Si3N4和TiC)增強泡沫鋁基復合材料是最近 幾年發展起來的一種新型泡沫金屬材料，它在保持泡沫鋁良好的功能特性(如吸聲、隔熱、 阻燃、減震吸能和電磁屏蔽)的基礎上，由于加入高強度、高硬度的陶瓷顆粒作為泡沫鋁的 增強體，材料的力學性能(如抗拉強度、屈服強度和剛度)得到改善。目前，加入到泡沫鋁中的增強體都為微米級陶瓷顆粒，屬于大孔徑泡沫鋁材，雖然 力學性能有所提高，但仍然無法完全滿足作為結構材料的性能要求。目前常規熔體發泡法 所用的陶瓷顆粒只能是微米級尺寸，得到的孔徑一般為2 6mm，屬于大孔徑泡沫鋁材。由 于現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁的制備方法采用的是微米級陶瓷顆粒增強體，所形成的是大孔 徑泡沫結構，從而無法大幅度提高材料的力學性能。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法中陶 瓷顆粒為微米級，無法實現納米陶瓷顆粒均勻分布，導致現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合 材料孔徑大、壓縮屈服強度低的問題，從而提供納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料及其 制備方法。本發明的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料按體積百分比由87% 98%鋁或 鋁合金粉、 5% CaC03和 8%納米陶瓷顆粒制成。本發明的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法是通過以下步驟實現 的一、按體積百分比將87% 98%鋁或鋁合金粉、 5% CaC03和 8%納米陶瓷 顆粒混合后的原料粉體放入球磨罐中，再加入硬脂酸，然后將球磨罐在球磨機上球磨混粉 8 18h得混合粉體，其中，球料質量比為10 1 25 1，轉速為150 250r/min，硬脂 酸的質量是原料粉體總質量的 3%;二、將混合粉體裝入石墨模具內，再將石墨模具放 入真空熱壓燒結爐中后抽真空至0. 01 0. lPa，然后以10 20°C /min的升溫速率加熱至 400 450°C后保溫20 40min，然后再繼續加熱至500 650°C后對石墨模具中的混合粉 末施加10 30MPa的壓力，保壓60 120min后隨爐冷卻至室溫，退模，即獲得預制體；三、 將預制體加熱至400 550°C，保溫20 60min后采用正擠壓方式進行熱擠壓變形得半成 品，其中擠壓比為9 1 36 1 ；四、把半成品加熱到660°C 740°C，然后保溫6 16min 后冷卻至室溫，即得納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本發明中納米陶瓷顆粒的尺寸為20 80nm。本發明的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的孔徑小于1mm，孔隙率在40% 82%，密度在0. 5 1. 68g/cm3，壓縮屈服強度達到50 98MPa，是一種新型的輕質、高強、 小孔徑的功能結構一體復合材料。
本發明采用粉末冶金發泡法，工藝簡單，操作簡易，并且原材料來源便利，采用納 米陶瓷顆粒作為增強陶瓷顆粒，價格低廉的CaC03粉末作為發泡劑，低成本地制備得到了小 孔徑、孔分布均勻、壓縮屈服強度大的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本發明通過球磨混粉成功地將納米陶瓷顆粒均勻分散地分布至原料粉體中，克服 了現有常規熔體發泡法無法制備納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的難題，同時能夠克 服納米陶瓷顆粒容易團聚、難以分布均勻的問題。再通過真空熱壓燒結和加熱發泡工藝， 得到小孔徑(小于1mm)、高壓縮屈服強度(50 98MPa)的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復 合材料。納米陶瓷顆粒分散至泡沫鋁基復合材料中具有以下兩方面的作用一方面納米陶 瓷顆粒彌散強化可以大幅度提高泡沫鋁基復合材料的力學性能；另一方面，加入納米陶瓷 顆粒可以縮小納米陶瓷顆粒相互的間距，從而細化孔徑，使得孔徑減小到1mm以下(0. 1 1mm)，氣孔數量大量增多，能顯著分散孔的缺陷，使得泡沫鋁基復合材料結構的均勻化程度 大大提高。本發明采用CaC03粉末作為發泡劑，CaC03在600°C以上就會發生分解產生二氧化 碳氣體，分解反應式為:CaC03 = Ca0+C02 t。與TiH2發泡劑相比，CaC03不僅價格低廉，且 無需采取復雜的預處理；加熱分解發泡時，分解速度相對平緩，有利于生成穩定的氣泡，可 以很好地控制泡沫鋁基復合材料的孔結構，氣孔分布可控。通過步驟四的加熱發泡處理，得 到氣孔分布均勻，大小均一的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本發明的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度(50 98MPa)是 現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度(5 25MPa)的2 20倍。本發明的制備方法同時采用了真空熱壓燒結和熱擠壓變形工藝，可制備形狀復雜 的預制品，而且工藝簡單，成本低，便于產業化生產。
圖1是具體實施方式
二十七的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的掃描電 子顯微鏡(SEM)形貌圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料按體積百分比 由87% 98%鋁或鋁合金粉、 5% CaC03和1 % 8%納米陶瓷顆粒制成。本實施方式的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的孔徑小于1mm，孔隙率在 40% 82%，密度在0. 5 1. 68g/cm3，壓縮屈服強度達到50 98MPa，是一種新型的輕質、 高強、小孔徑的功能結構一體復合材料。比現有制備方法得到的陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復 合材料的壓縮屈服強度(5 25MPa)提高了 2 20倍。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是原料粉體中納米陶瓷顆 粒為碳化硅(SiC)、氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、二硼化鈦(TiB2)、氮化硅(Si3N4)或碳化 鈦(TiC)。其它參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是納米陶瓷顆粒的粒徑為20 80nm。其它參數與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是原料粉體中鋁 合金粉為Al-Cu系合金(2xxx)粉、Al-Mg-Si系合金(6XXX)粉或者Al-Si系合金(4xxx) 粉。其它參數與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四不同的是Al-Cu系合金粉為2024 或者2014鋁合金粉，、A1-Mg-Si系合金為6013、6061、6091或者6063鋁合金粉，或者Al_Si 系合金粉為4032、4043或者4343鋁合金粉。其它參數與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是納米陶瓷顆粒增強 泡沫鋁基復合材料按體積百分比由90 % 95 %鋁或鋁合金粉、3 % 5 % CaC03和1 % 5 % 納米陶瓷顆粒制成。其它參數與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是納米陶瓷顆粒增強 泡沫鋁基復合材料按體積百分比由92%鋁或鋁合金粉、5% CaC03和3%納米陶瓷顆粒制 成。其它參數與具體實施方式
一至五相同。本實施方式的納米陶瓷顆粒的粒徑為30 50nm，納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復 合材料的孔隙率為50% 72%，密度在0. 8 1. 30g/cm3，壓縮屈服強度達到50 98MPa。
具體實施方式
八本實施方式納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法是 通過以下步驟實現的一、按體積百分比將87% 98%鋁或鋁合金粉、 5% CaC03和
8%納米陶瓷顆粒混合后的原料粉體放入球磨罐中，再加入硬脂酸，然后將球磨罐在 球磨機上球磨混粉8 18h得混合粉體，其中，球料質量比為10 1 25 1，轉速為150 250r/min，硬脂酸的質量是原料粉體總質量的 3% ；二、將混合粉體裝入石墨模具內， 再將石墨模具放入真空熱壓燒結爐中后抽真空至0. 01 0. lPa，然后以10 20°C /min的 升溫速率加熱至400 450°C后保溫20 40min，然后再繼續加熱至500 650°C后對石墨 模具中的混合粉體施加10 30MPa的壓力，保壓60 120min后隨爐冷卻至室溫，退模，即 獲得預制體；三、將預制體加熱至400 550°C，保溫20 60min后采用正擠壓方式進行熱 擠壓變形得半成品，其中擠壓比為9 1 36 1 ；四、把半成品加熱到660°C 740°C，然 后保溫6 16min后冷卻至室溫，即得納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本實施方式步驟一中鋁合金粉的粒徑為10 50 y m,納米陶瓷顆粒的粒徑為20 80nm, CaC03粉末的粒徑為4 22 ii m。本實施方式步驟二真空熱壓燒結工藝中采取分段式加熱方式，首先加熱至400 450°C的條件下保溫30min，目的是使硬脂酸分解成氣體，然后通過真空泵將其排除。本實施方式步驟三的熱擠壓變形改善預制體中納米陶瓷顆粒和CaC03顆粒發泡劑 分布的均勻性，進一步提高了預制體的致密度；步驟四的加熱發泡過程是將預制體加熱從 而實現CaC03的受熱分解釋放二氧化碳氣體，從而迫使軟化的預制體膨脹，形成多孔的納米 陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本發明采用粉末冶金發泡法，工藝簡單，操作簡易，并且原材料來源便利，采用納 米陶瓷顆粒作為增強陶瓷顆粒，價格低廉的CaC03粉末作為發泡劑，低成本地制備得到了小 孔徑(小于1mm)、孔分布均勻、壓縮屈服強度大(50 98MPa)的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁 基復合材料。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中按體積百分比將90% 95%鋁或鋁合金粉、3% 5% CaC03和 5%納米陶瓷顆粒混合后的原料粉 體放入球磨罐中。其它步驟及參數與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中按體積百分比 將92%鋁或鋁合金粉、5% CaC03和3%納米陶瓷顆粒混合后的原料粉體放入球磨罐中。其 它步驟及參數與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
八、九或十不同的是步驟一中鋁 合金粉為Al-Cu系合金(2xxx)粉、Al-Mg-Si系合金(6XXX)粉或者Al-Si系合金(4xxx) 粉。其它步驟及參數與具體實施方式
八、九或十相同。本實施方式的鋁合金為市售產品。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
十一不同的是Al-Cu系合金粉為 2024或者2014鋁合金粉，Al-Mg-Si系合金粉為6013、6061、6091或者6063鋁合金粉，Al-Si 系合金粉為4032、4043或者4343鋁合金粉。其它步驟及參數與具體實施方式
十一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
八至十二不同的是步驟一中納米 陶瓷顆粒為碳化硅(Sic)、氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、二硼化鈦(TiB2)、氮化硅(Si3N4) 或碳化鈦(TiC)。其它參數與具體實施方式
一相同。本實施方式中納米陶瓷顆粒均為市售產品，粒徑為20 80nm。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
八至十三不同的是步驟一中的球 磨機為QM-3SP4行星式球磨機，其中球料質量比為15 1 20 1，轉速為150 250r/ min。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十三相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
八至十四不同的是步驟一中硬脂 酸的質量是原料粉體總質量的1. 5% 2. 5%。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十四 相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
八至十四不同的是步驟一中硬脂 酸的質量是原料粉體總質量的2%。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十四相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
八至十六不同的是步驟二中抽真 空至0. 03 0. 08Pa。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十六相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
八至十六不同的是步驟二中抽真 空至0. 06Pa。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十六相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
八至十八不同的是步驟二中對石 墨模具中的混合粉體施加15 25MPa的壓力，并保壓60 lOOmin。其它步驟及參數與具 體實施方式八至十八相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
八至十八不同的是步驟二中對石 墨模具中的混合粉體施加20MPa的壓力，并保壓80min。其它步驟及參數與具體實施方式
八 至十八相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
八至二十不同的是步驟三中將 預制體加熱至450°C，保溫40min。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十相同。
具體實施方式
二十二 本實施方式與具體實施方式
八至二十一不同的是步驟三中 擠壓比為16 1 25 1。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
八至二十一不同的是步驟三中擠壓比為16 1。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
八至二十三不同的是步驟四中 將半成品加熱至680 720°C，然后保溫8 12min后冷卻至室溫。其它步驟及參數與具體 實施方式八至二十三相同。本實施方式的半成品加熱溫度和保溫時間對得到的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基 復合材料的孔隙率有直接的對應關系，加熱溫度高、保溫時間長，則氣孔越大，孔隙率越大。 但是保溫時間不可過長，若保溫時間過長，氣孔變大連通從半成品中逸出，從而導致孔隙率 下降。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
八至二十三不同的是步驟四中 把半成品加熱至700°C，然后保溫8min后冷卻至室溫。其它步驟及參數與具體實施方式
八
至二十三相同。
具體實施方式
二十六本實施方式與具體實施方式
八至二十五不同的是步驟四中 把半成品放入電阻爐中進行加熱、保溫處理。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十五 相同。
具體實施方式
二十七本實施方式納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方 法是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將92%的2024鋁合金粉、5% CaC03和3%的 納米碳化硅(SiC)混合后的原料粉體放入球磨罐中，再加入硬脂酸，然后向球磨罐中充氬 氣后密封球磨罐，然后將球磨罐放在QM-3SP4行星式球磨機上球磨混粉15h得混合粉體，其 中，球料質量比為15 1，轉速為200r/min，硬脂酸的質量是原料粉體總質量的2%;二、將 混合粉體裝入石墨模具內，再將石墨模具放入真空熱壓燒結爐中后抽真空至0. OlPa，然后 以15°C /min的升溫速率加熱至450°C后保溫30min，然后再繼續加熱至580°C后對石墨模 具中的混合粉體施加15MPa的壓力，保壓lOOmin后隨爐冷卻至室溫，退模，即獲得預制體； 三、將預制體加熱至450°C，保溫30min后采用正擠壓方式進行熱擠壓變形得半成品，其中 擠壓比為16 1 ；四、把半成品加熱到700°C，然后保溫12min后冷卻至室溫，即得納米SiC 陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。本實施方式步驟一中2024鋁合金粉的粒徑為25 35 ii m,納米陶瓷顆粒的粒徑為 30 45nm，CaC03粉末的粒徑為8 12 ii m。本實施方式得到的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的掃描電子顯微鏡 (SEM)形貌圖如圖1所示，納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的孔徑為0. 2 0. 8mm, 孔徑分布均一。本實施方式采用阿基米德排水法對納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料 進行孔隙率和密度測試，結果顯示納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的孔隙率為 71%，密度為0. 81g/cm3 ；采用Gleeble-1500D熱力模擬試驗機對納米SiC陶瓷顆粒增強泡 沫鋁基復合材料進行壓縮屈服強度測試，測試結果為50. 4MPa。作為對比，本實施方式將步驟一中納米陶瓷顆粒省略，按體積百分數將98%的 2024鋁合金粉和2%的CaC03粉混合作為原料粉體，步驟四中將半成品加熱至700°C，然后 保溫lOmin，其它步驟及參數與本實施方式技術方案一樣，得到孔隙率為71%的泡沫2024 鋁合金材料。同時對孔隙率為71%的泡沫2024鋁合金材料進行壓縮屈服強度測試，測試結 果為 32. IMPa。
本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (50. 4MPa)是沒有陶瓷顆粒增強的泡沫鋁合金材料的壓縮屈服強度(32. IMPa)的1. 57倍， 納米SiC陶瓷顆粒起到了增強泡沫鋁材料的功能。本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (50. 4MPa)是現有制備方法得到的陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度(5 25MPa)的 2. 02 10. 08 倍。
具體實施方式
二十八本實施方式與具體實施方式
二十七不同的是步驟四中把半 成品加熱到700°C，然后保溫lOmin后冷卻至室溫。其它步驟及參數與具體實施方式
二十七 相同。本實施方式采用具體實施方式
二十七中的方式對納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁 基復合材料進行孔隙率、密度及壓縮屈服強度的測試，測試結果為孔隙率為65%，密度為
0.98g/cm3，壓縮屈服強度為67. 5MPa。作為對比，本實施方式將步驟一中納米陶瓷顆粒省略，按體積百分數將98%的 2024鋁合金粉和2%的CaC03粉混合作為原料粉體，步驟四中將半成品加熱至700°C，然后 保溫12min，其它步驟及參數與本實施方式技術方案一樣，得到孔隙率為65%的泡沫2024 鋁合金材料。同時對孔隙率為65%的泡沫2024鋁合金材料進行壓縮屈服強度測試，測試結 果為42MPa。本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (67. 5MPa)是沒有陶瓷顆粒增強的泡沫鋁合金材料的壓縮屈服強度(42MPa)的1.61倍，納 米SiC陶瓷顆粒起到了增強泡沫鋁材料的功能。本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (67. 5MPa)是現有制備方法得到的陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度(5 25MPa)的 2. 7 13. 5 倍。
具體實施方式
二十九本實施方式與具體實施方式
二十七不同的是步驟四中把半 成品加熱到700°C，然后保溫8min后冷卻至室溫。其它步驟及參數與具體實施方式
二十七 相同。本實施方式采用具體實施方式
二十七中的方式對納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁 基復合材料進行孔隙率、密度及壓縮屈服強度的測試，測試結果為孔隙率為54%，密度為
1.29g/cm3，壓縮屈服強度為97. 2MPa。作為對比，本實施方式將步驟一中陶瓷顆粒省略，按體積百分數將98%的2024鋁 合金粉和2%的CaC03粉混合作為原料粉體，步驟四中將經步驟三處理后的預制體加熱至 700°C，并保溫8min，其它步驟及參數與本實施方式技術方案一樣，得到孔隙率為54%的泡 沫2024鋁合金材料。同時對孔隙率為54%的泡沫2024鋁合金材料進行壓縮屈服強度測 試，測試結果為62. 2MPa。本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (97. 2MPa)是沒有陶瓷顆粒增強的泡沫鋁合金材料的壓縮屈服強度(62. 2MPa)的1. 56倍， 納米SiC陶瓷顆粒起到了增強泡沫鋁材料的功能。本實施方式的納米SiC陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度 (97. 2MPa)是現有制備方法得到的陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的壓縮屈服強度(5 25MPa)的 3. 89 19. 44 倍。
權利要求
納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料，其特征在于納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料按體積百分比由87％～98％鋁或鋁合金粉、1％～5％碳酸鈣和1％～8％納米陶瓷顆粒制成。
2.根據權利要求1所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料，其特征在于納米陶瓷 顆粒為碳化硅、氧化硅、氧化鋁、二硼化鈦、氮化硅或碳化鈦。
3.根據權利要求1或2所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料，其特征在于鋁合 金粉為Al-Cu系合金粉、Al-Mg-Si系合金粉或者Al-Si系合金粉。
4.根據權利要求3所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料，其特征在于Al-Mg-Si 系合金粉為6013、6061、6091或者6063鋁合金粉，Al-Cu系合金粉為2024或者2014鋁合 金粉，Al-Si系合金粉為4032、4043或者4343鋁合金粉。
5.根據權利要求1、2或4所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料，其特征在于納 米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料按體積百分比由90% 95%鋁或鋁合金粉、3% 5% 碳酸鈣和 5%納米陶瓷顆粒制成。
6.如權利要求1所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，其特征在于 納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法是通過以下步驟實現的一、按體積百分 比將87% 98%鋁或鋁合金粉、 5%碳酸鈣和 8%納米陶瓷顆粒混合后的原料 粉體放入球磨罐中，再加入硬脂酸，然后將球磨罐在球磨機上球磨混粉8 18h得混合粉 體，其中，球料質量比為10 1 25 1，轉速為150 250r/min，硬脂酸的質量是原料粉 體總質量的 3% ；二、將混合粉體裝入石墨模具內，再將石墨模具放入真空熱壓燒結 爐中后抽真空至0. 01 0. lPa，然后以10 20°C /min的升溫速率加熱至400 450°C后 保溫20 40min，然后再繼續加熱至500 650°C后對石墨模具中的混合粉體施加10 30MPa的壓力，保壓60 120min后隨爐冷卻至室溫，退模，即獲得預制體；三、將預制體加 熱至400 550°C，保溫20 60min后采用正擠壓方式進行熱擠壓變形得半成品，其中擠壓 比為9 1 36 1 ；四、把半成品加熱到660°C 740°C，然后保溫6 16min后冷卻至 室溫，即得納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料。
7.根據權利要求6所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，其特征在 于步驟一中鋁合金粉為Al-Cu系合金粉、Al-Mg-Si系合金粉或者Al-Si系合金粉。
8.根據權利要求6或7所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，其特 征在于步驟一中球磨機為QM-3SP4行星式球磨機，其中球料質量比為15 1 20 1，轉 速為 150 250r/min。
9.根據權利要求8所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，其特征在 于步驟三中擠壓比為16 1 25 1。
10.根據權利要求6、7或9所述的納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法，其 特征在于步驟四中把半成品加熱到700°C，然后保溫8min后冷卻至室溫。
全文摘要
納米陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料及其制備方法，它涉及泡沫鋁基復合材料及其制備方法。本發明解決現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料的制備方法中陶瓷顆粒為微米級，無法實現納米陶瓷顆粒均勻分布，導致現有陶瓷顆粒增強泡沫鋁基復合材料孔徑大、壓縮屈服強度低的問題。本發明泡沫鋁基復合材料由鋁或鋁合金粉、CaCO3和納米陶瓷顆粒制成；本發明方法將原料粉體和硬脂酸球磨混粉，然后置于石墨模具中真空熱壓燒結得預制體，再正擠壓變形得半成品，再加熱發泡即得。本發明泡沫鋁基復合材料孔徑小于1mm，壓縮屈服強度為50～98MPa，是現有泡沫鋁基復合材料的2～20倍；本發明實現了納米級陶瓷顆粒在泡沫鋁基復合材料中的均勻分布。
文檔編號C22C21/00GK101876017SQ20091031143
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者任偉, 曹國劍, 李峰, 李愛濱, 杜小米, 耿林 申請人:哈爾濱工業大學