【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属基复合材料制备，具体涉及一种al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、铝及铝合金具有低密度、高比强度和高比刚度等一系列优点，被广泛应用在航空航天、交通运输以及军工等领域。目前，铝合金及其复合材料在室温力学性能方面和微观结构设计方面的研究已经取得了一定的进展，但高温力学性能方面却表现得差强人意。随着航空航天、军工以及交通运输等领域的快速发展，高强耐热铝合金及其复合材料在实际应用中的需求快速增长。通过将高强度、高弹性模量的增强相与高塑性铝合金进行复合制成铝基复合材料，可显著提升铝材强度。
2、高硅铝基复合材料是过共晶铝硅合金(硅含量>12.6％)与增强体性能“强-强”结合，因其具有轻质高强、低膨胀、高热导、耐磨性好等优势，成为交通运输，航空航天领域急需的结构材料。但是受粗大的硅颗粒和高温下容易粗化长大的第二相影响，其室温强度低在高温下强度塑性差，即使将具有优异本征物理性能的增强相引入到高硅铝基体中会引起塑性及断裂韧性恶化从而达不到理想的效果。目前高硅铝基复合材料主要存在以下问题：
3、(1)通过熔铸法外加的增强相的相对含量较低且无法精确控制，在凝固过程中增强相发生团聚导致其分布不均匀，特别是纳米级增强相自发团聚的特性会诱发复合材料强烈的应力集中，复合材料通常表现出明显的力学性能下降或强化效率降低。
4、(2)外加的增强相特别是陶瓷相润湿性差以及弱界面结合力导致复合材料塑性变形过程中增强相与基体界面易发生脱粘，限制了增强相优异力学性能的发挥
5、(3)向高硅含量的基体中引入过多的陶瓷相，由于其与基体的热膨胀系数不匹配，在服役过程中更容易导致复合材料开裂。
6、(4)熔铸法与粉末冶金法相比，熔铸法的初生硅颗粒尺寸较大且分散性差在受力过程中容易割裂基体导致提前断裂。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将过共晶铝硅合金与氧化铜粉末混合均匀得到混合粉，然后装入球磨罐中，在氩气保护下对混合粉末进行球磨处理；所述球磨处理具体包括：首先进行预先分散，然后再进行片状化球磨；预先分散的转速为150-250rmp/min，球磨时间为4-6小时；片状化球磨转速为350-450rmp/min，球磨时间为2-4小时；
5、(2)在低于混合粉的熔点20-80℃下采用真空热压烧结；
6、(3)将烧结后的复合材料块体依次进行热挤压、固溶和时效处理，冷却后得到al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料。
7、作为本专利技术的优选实施方案，所述混合粉中氧化铜粉末的质量百分含量为2％-10％。
8、本专利技术所述步骤(1)中配粉工作均在真空手套箱中完成，防止原料在球磨过程中发生氧化。
9、作为本专利技术的优选实施方案，所述过共晶铝硅合金包括如下质量百分含量为成分：si:12.6-20％、余量为铝和不可避免的杂质。
10、作为本专利技术的优选实施方案，所述球磨处理的球料比10:1～15:1，球磨处理过程中加入占混合粉总质量的0.5-1％的硬脂酸，防止球磨过程中出现冷焊现象。
11、作为本专利技术的优选实施方案，所述真空热压烧结的真空度<10pa，烧结温度为480-530℃，烧结压力为30-60mpa。本专利技术采用较低的烧结温度可以避免有害的界面反应，防止硅颗粒异常长大。同时通过氧元素和铜元素在铝基体中进行扩散原位反应生成纳米级al2o3/al2cu，相较于外加法添加的增强体颗粒，原位反应是的增强体分散性更为均匀，界面结合更好，反应机理：cuo+a1→cual2+al2o3。
12、作为本专利技术的优选实施方案，所述热挤压的挤压温度为450-490℃，挤压比为10:1-25:1，进一步提升复合材料的致密度，并细化晶粒。
13、作为本专利技术的优选实施方案，所述固溶处理的温度为500-540℃，保温时间为1-3h。
14、作为本专利技术的优选实施方案，所述时效处理的温度为100-250℃，保温时间为8-16h，固溶处理以后进行时效处理可以析出大量纳米级的al2cu强化相使合金的强度得到大幅度的提高。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
16、(1)本专利技术基于过共晶铝硅合金粉与cuo通过原位反应生成的纳米级al2o3颗粒和al2cu相较于外加法添加的增强体颗粒界面结合更好，分散更为均匀，所制得的高硅铝基复合材料的性能和稳定性高于其他方法制备的材料。
17、(2)相比于铸造法，通过粉末冶金法加入增强体的体积分数不受限制，成分调整灵活，可以降低危险性，且能够有效克服增强相晶界偏析、初生硅颗粒尺寸粗大、分布不均匀的缺点，材料晶粒细化可控、微观组织均匀。
18、(3)通过采用真空热压烧结工艺，烧结温度比复合粉体熔点低20-80℃，用较低的烧结温度可以避免有害的界面反应，防止硅颗粒异常长大,能耗更低。
19、(4)本专利技术将过共晶铝硅合金与氧化铜粉末采用片状化球磨工艺及原位反应再匹配合适的热加工和热处理工艺能够克服粗大硅颗粒和在高温下容易粗化长大第二相造成材料室温强度低和高温下强度低塑性差的缺点。且能够进一步提升了复合材料致密度，对初生硅颗粒进行表面改性，提高界面稳定性，促进析出相析出，提高了合金的综合性能。
20、(5)本专利技术所涉及的al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料室温下拉伸强度达到451.79mpa，延伸率达到4.42％，高温(350℃)下抗拉强度可达99.11mpa，延伸率可达24.15％，具有高温稳定性好，强度高，耐磨损，热膨胀系数低，导热性能优异等优点。
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1.一种Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合粉中氧化铜粉末的质量百分含量为2％-10％。
3.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述过共晶铝硅合金包括如下质量百分含量为成分：Si:12.6-20％、余量为铝和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的球料比10:1～15:1，球磨处理过程中加入占混合粉总质量的0.5-1％的硬脂酸。
5.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述真空热压烧结的真空度<10Pa，烧结温度为480-530℃，烧结压力为30-60MPa。
6.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述热挤压的挤压
7.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为500-540℃，保温时间为1-3h。
8.如权利要求1所述Al2O3/Al2Cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为100-250℃，保温时间为5-20h。
...【技术特征摘要】
1.一种al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合粉中氧化铜粉末的质量百分含量为2％-10％。
3.如权利要求1所述al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述过共晶铝硅合金包括如下质量百分含量为成分：si:12.6-20％、余量为铝和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述al2o3/al2cu复相增强高硅耐热铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的球料比10:1～15:1，球磨处理过程中加入占混合粉总质量的0.5-1％的硬脂酸。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，邓显贤，李才巨，许尊严，陆琼，易健宏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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