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原位混杂颗粒增强复合材料

阅读:95发布:2023-03-12

专利汇可以提供原位混杂颗粒增强复合材料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种原位混杂颗粒增强 铝 基 复合材料 ,属于复合材料技术领域。本 发明 的组分及其 质量 百分比为:Si 3~20%、Mg 0.2~3%、TiB2颗粒0.1~25%、AlN颗粒0.1~10%,余量为Al。所述的AlN颗粒和TiB2颗粒的尺寸在50~300nm。所述的AlN颗粒和TiB2颗粒形状为六方形和长方体,AlN颗粒和TiB2颗粒均匀分布于基体中,界面干净。本发明解决了以往混杂颗粒增强铝基复合材料存在的存在脆性相和材料分布不均匀的 缺陷 ,AlN和TiB2颗粒在基体中弥散分布,起到了强化作用,使基体的强度和模量得到明显提高。,下面是原位混杂颗粒增强复合材料专利的具体信息内容。

1.一种原位混杂颗粒增强复合材料,其特征在于,其组分及其质量百分比为:Si 3~20%、Mg 0.2~3%、TiB2颗粒0.1~25%、AlN颗粒0.1~10%,余量为Al。
2.根据权利要求1所述的原位混杂颗粒增强铝基复合材料,其特征是,所述的AlN颗粒的尺寸为50~300nm。
3.根据权利要求1所述的原位混杂颗粒增强铝基复合材料,其特征是,所述的TiB2颗粒的尺寸为50~300nm。
4.根据权利要求2所述的原位混杂颗粒增强铝基复合材料,其特征是,所述的AlN颗粒,其形状为六方形和长方体,AlN颗粒均匀分布于基体中,界面干净。
5.根据权利要求3所述的原位混杂颗粒增强铝基复合材料,其特征是,所述的TiB2颗粒,其形状为六方形和长方体,TiB2颗粒均匀分布于基体中,界面干净。

说明书全文

原位混杂颗粒增强复合材料

技术领域

发明涉及的是一种复合材料技术领域的铝基材料,具体地说,是一种原位混杂颗粒增强铝基复合材料。

背景技术

传统的铝基复合材料是将增强颗粒外加到铝基体中,由于在铝基体中外加颗粒存在着增强颗粒与基体浸润性差,界面反应难以控制,增强颗粒分布不均匀等缺陷,影响了铝基复合材料的性能。同时采用外加颗粒的制备工艺复杂,成本较高,不利于推广应用。混杂增强可以改善单一增强体的不足,使各种增强材料不同性质的相互补充,产生混杂效应同时可以提高增强体的含量,进一步提高材料的性能。
经对现有技术文献的检索发现,中国专利公开号为:1376805,公开日为:2002.10.30,发明名称为:一种高强度原位铝基复合材料,该复合材料是一种原位自生Al2O3、TiB2颗粒混杂增强铝基复合材料。该复合材料由于反应粉末的微区不均匀分布而造成生成产物中存在脆性相TiAl3,影响了复合材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,提供一种原位混杂颗粒增强铝基复合材料,使其解决了以往混杂颗粒增强铝基复合材料存在的存在脆性相和材料分布不均匀的缺陷,AlN和TiB2颗粒在基体中弥散分布,起到了强化作用,使基体的强度和模量得到明显提高。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明的组分及其质量百分比为:Si3~20%、Mg 0.2~3%、TiB2颗粒0.1~25%、AlN颗粒0.1~10%,余量为Al。
所述的AlN颗粒和TiB2颗粒的尺寸在50~300nm。
所述的AlN颗粒和TiB2颗粒形状为六方形和长方体,AlN颗粒和TiB2颗粒均匀分布于基体中,界面干净。
本发明在坩埚中加入工业纯铝,使铝锭熔化,用JZF-03型高温覆盖剂覆盖熔体,升温至850~1100℃;将KBF4、K2TiF6均匀混合,烘干,然后将混合盐加入熔体中,进行机械搅拌,同时使用石英管向熔体中通入N2;反应结束后,取出发应熔渣,加入Si、Mg,在熔体中加入JZJ型无害铝合金精炼剂进行除气精炼,扒去浮渣,然后静置;然后浇注到模具中,得到原位混杂增强铝基复合材料。
本发明解决了以往混杂颗粒增强铝基复合材料存在的存在脆性相,材料分布不均匀的缺陷。N2除了参与反应生成AlN外,还起到除气精炼和搅拌的作用。AlN和TiB2颗粒在基体中弥散分布,起到了强化作用,使基体的强度和模量得到明显提高。本发明具有良好的学性能和成形能力,可以广泛应用于要求高强度、高模量的形状复杂零件上,同时在航空航天、国防、工业等领域也有着广泛的应用。

具体实施方式

实施例1本发明的组分及其质量百分比为:Si 3%、Mg 0.2%、TiB 0.1%2、AlN 0.1%,余量为Al。
在复合材料中AlN和TiB2颗粒的尺寸在50~300nm,颗粒形状主要为六方形和长方体。材料致密均匀,AlN和TiB2增强颗粒弥散分布在基体中,AlN和TiB2与基体界面干净,结合良好。经过T6处理的复合材料的力学性能:σb=320MPa,σ0.2=262MPa,δ=3.4%,E=74GPa。
实施例2本发明的组分及其质量百分比为:Si 10%、Mg 1.5%、TiB212%、AlN 5%,余量为Al。
AlN和TiB2颗粒的尺寸在50~300nm,颗粒形状主要为六方形和长方体。材料致密均匀,AlN和TiB2增强颗粒弥散分布在基体中,AlN和TiB2与基体界面干净,结合良好。经过T6处理后复合材料的力学性能:σb=347MPa,σ0.2=290MPa,δ=1.9%,E=84GPa。
实施例3本发明的组分及其质量百分比为:Si 20%、Mg 3%、TiB225%、AlN 10%,余量为Al。
AlN和TiB2颗粒的尺寸在50~300nm,颗粒形状主要为六方形和长方体。材料致密均匀,AlN和TiB2增强颗粒弥散分布在基体中,AlN和TiB2与基体界面干净,结合良好。经过T6处理后复合材料的力学性能::σb=361MPa,σ0.2=305MPa,δ=1.2%,E=92GPa。
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