本發(fā)明涉及鋁基復合材料，尤其涉及一種高強硬韌鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋁基復合材料因其輕質(zhì)、高強度和優(yōu)良的耐腐蝕性在航空航天、汽車和電子等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。為了進一步提高鋁基復合材料的使用壽命，需要對其力學性能加以改善。

2、常用的方式為在鋁基材料中加入單一增強體，雖然這種方式能滿足某些特定性能要求但也存在局限性，例如不能同時滿足材料對硬度、強度和韌性的要求；而采用復合增強體，則會面臨不同增強體之間團聚的問題，得到的鋁基復合材料仍不能滿足要求。

3、因此，有必要提供一種工藝簡單，能生產(chǎn)高分散性且兼具優(yōu)異硬度、強度和韌性的鋁基復合材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N高強硬韌鋁基復合材料及其制備方法，用于解決：如何同時提升鋁基復合材料硬度和韌性的問題。

2、為達到上述技術(shù)目的，本申請采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.將短切碳纖維及碳化硼顆粒分別進行表面酸化處理，再過濾、水洗和干燥，得到酸化短切碳纖維及酸化碳化硼顆粒；

5、s2.將酸化短切碳纖維及酸化碳化硼顆粒分別分散至甲基纖維素溶液中，經(jīng)過濾、水洗和干燥后，對應得到預處理短切碳纖維及預處理碳化硼顆粒；

6、s3.以預處理短切碳纖維、預處理碳化硼顆粒及含鋁粉的金屬混合粉末為原料，利用攪拌鑄造工藝，得到高強硬韌鋁基復合材料前驅(qū)體；

7、s4.對高強硬韌鋁基復合材料前驅(qū)體進行熱處理，即得高強硬韌鋁基復合材料。

8、優(yōu)選的，短切碳纖維為去膠纖維；短切纖維的直徑為5-10μm，長度為1-10mm，絲束為3-6?k。

9、優(yōu)選的，碳化硼顆粒的粒徑d50為1-10μm。

10、優(yōu)選的，含鋁粉的金屬混合粉末包括鋁粉以及復合粉料，復合粉料包括鋅粉、鎂粉、銅粉、硅粉、錳粉、鉻粉、鋯粉、鈦粉中的一種或幾種。

11、優(yōu)選的，步驟s1中，表面酸化處理的步驟為：用60-70g/l的酸溶液分別浸泡短切碳纖維及碳化硼顆粒。

12、優(yōu)選的，步驟s3的具體步驟為：將含鋁粉的金屬混合粉末加熱熔化后，得到熔融液，將熔融液降溫至半固態(tài)區(qū)間，而后加入預處理短切碳纖維、預處理碳化硼顆粒，攪拌、冷卻后，即得高強硬韌鋁基復合材料前驅(qū)體。

13、優(yōu)選的，加熱熔化的溫度為750-800℃，熔融液降溫至半固態(tài)區(qū)間的溫度范圍為600-650℃。

14、優(yōu)選的，預處理短切碳纖維與熔融液的體積比為2.5-7.5:100，預處理碳化硼顆粒與熔融液的體積比為2.5-7.5：100。

15、優(yōu)選的，熱處理的步驟為：?470-500℃固溶處理2.5-3h；145-160℃時效處理12-16h。

16、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N高強硬韌鋁基復合材料。

17、本申請的有益效果如下：本發(fā)明通過提高由短切碳纖維及碳化硼顆粒形成的復配增強體在鋁基合金中的分散性及表面結(jié)合力來提高材料強度的同時，有效改善顆粒增強鋁基復合材料的硬度和韌性，提高了鋁基復合材料的硬度、強度及韌性等力學性能，提高了鋁基復合材料的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述短切碳纖維為去膠纖維；所述短切纖維的直徑為5-10μm，長度為1-10?mm，絲束為3-6?k。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述碳化硼顆粒的粒徑d50為1-10μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述含鋁粉的金屬混合粉末包括鋁粉以及復合粉料，所述復合粉料包括鋅粉、鎂粉、銅粉、硅粉、錳粉、鉻粉、鋯粉、鈦粉中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述表面酸化處理的步驟為：用60-70g/l的酸溶液分別浸泡所述短切碳纖維及碳化硼顆粒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s3的具體步驟為：將所述含鋁粉的金屬混合粉末加熱熔化后，得到熔融液，將所述熔融液降溫至半固態(tài)區(qū)間，而后加入所述預處理短切碳纖維、預處理碳化硼顆粒，攪拌、冷卻后，即得所述高強硬韌鋁基復合材料前驅(qū)體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述加熱熔化的溫度為750-800℃，所述熔融液降溫至半固態(tài)區(qū)間的溫度范圍為600-650℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述預處理短切碳纖維與所述熔融液的體積比為2.5-7.5:100，所述預處理碳化硼顆粒與所述熔融液的體積比為2.5-7.5：100。

9.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強硬韌鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理的步驟為：?470-500℃固溶處理2.5-3h；145-160℃時效處理12-16h。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的制備方法得到的高強硬韌鋁基復合材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種高強硬韌鋁基復合材料及其制備方法，包括以下步驟：將短切碳纖維及碳化硼顆粒分別進行表面酸化處理，再水洗、干燥，得到酸化短切碳纖維及酸化碳化硼顆粒；將酸化短切碳纖維及酸化碳化硼顆粒分別分散至甲基纖維素溶液中，經(jīng)過濾、水洗和干燥后，得到預處理短切碳纖維及預處理碳化硼顆粒；以預處理短切碳纖維、預處理碳化硼顆粒及含鋁粉的金屬混合粉末為原料，利用攪拌鑄造工藝，得到高強硬韌鋁基復合材料前驅(qū)體，再進行熱處理，即得高強硬韌鋁基復合材料；本申請通過提高短切碳纖維及碳化硼顆粒形成的復配增強體在鋁基合金中的分散性及表面結(jié)合力來提升材料的抗拉、屈服強度、硬度及韌性等力學性能。

技術(shù)研發(fā)人員：彭健,許瑞,王傳彬,王君君,徐志剛,章嵩,涂溶,沈強
受保護的技術(shù)使用者：武漢理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9