專利名稱：一種使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁基 復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法。
背景技術(shù)：
SiC由于其優(yōu)異的高溫強度和高溫抗氧化性能，是復(fù)合材料的首選增強體。顆粒增強鋁基復(fù)合材料可用來制造衛(wèi)星及航天用結(jié)構(gòu)材料、飛機零部件、金屬鏡光學(xué)系統(tǒng)、汽車零部件，此外還可以用來制造微波電路插件、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精密零件、渦輪增壓推進(jìn)器、電子分裝器件等。目前該復(fù)合材料的制備多采用粉末冶金的方法。但粉末冶金法制造工藝及裝備復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，工藝流程長。因此熔煉法制備顆粒增強鋁基復(fù)合材料依然是目前研究的熱點。現(xiàn)有的熔煉法鋁基復(fù)合材料制備中，是將顆粒增強物直接加入到熔融的鋁合金中，通過一定的攪拌使顆粒均勻地分散在基體熔體中，復(fù)合成顆粒增強鋁基復(fù)合材料。該方法工藝簡單、生產(chǎn)效率高、制造成本低廉。它是目前工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)鋁基復(fù)合材料最主要的方法。但是，液態(tài)金屬攪拌鑄造法中增強顆粒與金屬熔液浸潤性差，不宜進(jìn)入金屬或在金屬中容易團(tuán)聚和聚集，同時強烈的攪拌容易造成金屬液的氧化和大量吸氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鋁基復(fù)合材料制備中增強體團(tuán)聚和分散不均勻而存在的瓶頸現(xiàn)象，提供一種使增強體彌散分布的實用且簡單的可供工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)SiC增強鋁基復(fù)合材料的新方法。使用SiC-Si混合粉末燒結(jié)坯直接投入到Al熔液中，通過Si包裹 SiC的加入，使得SiC能夠自己分散均勻，從而形成具有彌散分布增強體的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料。該復(fù)合工藝簡單、時間短、增強體分布均勻，適用于工業(yè)規(guī)模。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法，先使SiC和Si混合均勻并燒結(jié)為坯料，然后投入熔融的Al液中，從而得到均勻彌散的SiC增強鋁基復(fù)合材料。具體方法如下
(1)根據(jù)鋁基復(fù)合材料中所要加入SiC的體積分?jǐn)?shù)，稱量SiCdf150目以上的SiC和 Si粉按體積比1-5 1混合均勻并壓制成坯料；
(2)將該坯料在1420-1550°C下燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為真空，真空度為彡10_2Pa；燒結(jié)溫度為 1420-1550°C，燒結(jié)時間為0. 5-1小時，保溫30分鐘，然后隨爐冷卻，拿出坯料；
(3)將該坯料投入熔融的Al液中，坯料與Al液的比例依據(jù)SiC的體積分?jǐn)?shù)而不同，進(jìn)行輕微攪拌，熔體在850°C保溫5 10分鐘后澆鑄，從而形成鋁基復(fù)合材料。壓制時，可添加5%以下的成型劑，所述的成型劑為酒精或甘油或酚醛樹脂。本發(fā)明通過先使SiC和Si燒結(jié)成坯料的方式，使被Si包裹的SiC添加到Al的熔體中，從而形成SiC增強鋁基復(fù)合材料的方法，具有工藝簡單，增強體彌散且分布均勻的特點，是一種可供工業(yè)化規(guī)模制備鋁基復(fù)合材料的方法。
具體實施例方式實施例1
將體積分?jǐn)?shù)為15%、粒度為200目的β-SiC粉和同樣體積分?jǐn)?shù)的、粒度為300目的Si 粉在滾筒式混料機里進(jìn)行混合，混料時間為3小時。然后將混合好的粉末取出，加入體積分?jǐn)?shù)為3%的甘油混合均勻。在IMPa的壓力下壓制成型為圓柱狀。

將上述壓坯移至真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，升溫速度為20°C /min，在1480°C保溫30 分鐘，然后隨爐冷卻。根據(jù)需要，真空爐中可一次放入很多塊這樣的坯料進(jìn)行燒結(jié)。然后將該燒結(jié)坯投入到850°C熔化的Al液中，略加攪拌，靜置5分鐘，然后澆鑄。所得復(fù)合材料中，SiC均勻彌散。測得該復(fù)合材料抗拉強度為200-400Mpa。實施例2
將體積分?jǐn)?shù)為30%、粒度為200目的β -SiC粉和體積分?jǐn)?shù)為10%、粒度為300目的Si 粉在滾筒式混料機里進(jìn)行混合，混料時間為3小時。然后將混合好的粉末取出，加入體積分?jǐn)?shù)為3%的甘油混合均勻。在IMPa的壓力下壓制成型為圓柱狀。將上述壓坯移至真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，升溫速度為20°C /min，在1420°C保溫60 分鐘，然后隨爐冷卻。根據(jù)需要，真空爐中可一次放入很多塊這樣的坯料進(jìn)行燒結(jié)。然后將該燒結(jié)坯投入到850°C熔化的Al液中，略加攪拌，靜置10分鐘，然后澆鑄。所得復(fù)合材料中，SiC均勻彌散。測得該復(fù)合材料抗拉強度為200-400Mpa。實施例3
將體積分?jǐn)?shù)為50%、粒度為200目的β -SiC粉和體積分?jǐn)?shù)為10%、粒度為300目的Si 粉在滾筒式混料機里進(jìn)行混合，混料時間為3小時。然后將混合好的粉末取出，加入體積分?jǐn)?shù)為3%的甘油混合均勻。在IMPa的壓力下壓制成型為圓柱狀。將上述壓坯移至真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，升溫速度為20°C /min，在1550°C保溫45 分鐘，然后隨爐冷卻。根據(jù)需要，真空爐中可一次放入很多塊這樣的坯料進(jìn)行燒結(jié)。然后將該燒結(jié)坯投入到850°C熔化的Al液中，略加攪拌，靜置10分鐘，然后澆鑄。所得復(fù)合材料中，SiC均勻彌散。測得該復(fù)合材料抗拉強度為200-400Mpa。
權(quán)利要求
1.一種使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法，其特征在于先使SiC和 Si混合均勻并燒結(jié)為坯料，然后投入熔融的Al液中，從而得到均勻彌散的SiC增強鋁基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法，其特征在于具體方法如下(1)將150目以上的SiC粉和Si粉按體積比1-51混合均勻并壓制成坯料；(2)將該坯料在1420-1550°C下燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為真空，真空度>KT2Pa ；燒結(jié)時間為 0. 5-1小時，保溫30分鐘，然后隨爐冷卻，拿出坯料；(3)將該坯料投入熔融的Al液中，進(jìn)行輕微攪拌，熔體在850°C保溫5 10分鐘后澆鑄， 從而形成鋁基復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法，其特征在于所述步驟(1)中壓制時，添加占混合料體積0. 5-5%的成型劑，所述的成型劑為酒精或甘油或酚醛樹脂中的任意一種。
全文摘要
一種使用SiC-Si燒結(jié)塊制備SiC增強熔煉鋁合金的方法，先使SiC和Si混合均勻并燒結(jié)為坯料，然后投入熔融的Al液中，從而得到均勻彌散的SiC增強鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明中，SiC增強體的加入為通過Si包裹帶人Al熔體中；通過先使SiC和Si燒結(jié)成坯料的方式，使被Si包裹的SiC添加到Al的熔體中，從而形成SiC增強鋁基復(fù)合材料的方法，具有工藝簡單，增強體彌散且分布均勻的特點，是一種可供工業(yè)化規(guī)模制備鋁基復(fù)合材料的方法。
文檔編號C22C32/00GK102382999SQ201110380660
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者張小立 申請人:中原工學(xué)院