【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属基复合材料领域，具体涉及一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、铝硅合金常因其较好的耐磨性、较低的热膨胀系数以及其密度仅为钢铁材料的三分之一，目前不仅可用于制造汽车或摩托车等发动机的活塞、缸套、带轮、传动装置等零件的制造领域，也可以用于航空航天、交通运输、电气工程等诸多领域。但随着工业的迅速发展，铝硅合金高温抗拉强度差，其在350℃服役温度下抗拉强度不足100mpa。
2、为提高铝硅合金的高温性能，颗粒增强铝基复合材料受到越来越多的关注；陶瓷颗粒具有高熔点与高强度，相比合金元素具有更优的强化效果；目前，常见的颗粒增强铝基复合材料的制备法常用外加法，但是存在增强体颗粒与基体界面润湿性差的问题；而原位内生法所制备的复合材料，增强体粒子与基体界面结合强度高，相比外加法能更好提升材料的性能；氧化铝具有低密度、高熔点等优异特性，能够显著提升材料的高温性能；同时ti元素引入可以形成(al,si,ti)三元金属间化合物，具有较好的耐高温与高体积稳定性等良好性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种原位内生纳米al2o3颗粒与微米(al,si,ti)三元金属间化合物颗粒复相增强al-si基复合材料，该复合材料具有增强颗粒分散性好、强度高、耐磨性好等综合性能好的特点。
2、本专利技术的另一目的在于提供所述铝基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
3、(1)将al-si粉体与tio2粉体在
4、(2)将tio2/al-si混合粉体在冷/热等静压机上压制成预制坯体。
5、(3)将得到的tio2/al-si预制坯体放入烧结炉中烧结，再热挤压，得到复合材料。
6、作为本专利技术的优选实施方案，所用材料tio2粉末粒径为2-5μm，al-si粉体中硅的质量百分比为10％-15％。
7、作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(1)中低速球磨转速为150-200rpm，时间2-6h，球料比10∶1；高速球磨转速为300-400rpm，时间4-8h，球料比为10∶1。
8、作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(2)中压制坯体所用压力为600-700mpa，时间20-30min。
9、作为本专利技术的优选实施方案，所述复合材料中二氧化钛的质量百分比为1％-9％。
10、作为本专利技术的优选实施方案，所述烧结温度为650℃-750℃，保温时间为40-120min进行烧结，并通入高纯氩气(气流量为80-100ml/min)进行气氛保护。
11、作为本专利技术的优选实施方案，所述热挤压温度为460-500℃，保温时间1h，挤压比25∶1。
12、与现有技术先比，本专利技术具有以下有益效果：
13、(1)变速球磨可有效调控al-si粉体单元形态和tio2粉末分散效果；低速球磨时，钢球与tio2/al-si混合粉末之间主要以剪切力为主，可有效的促进tio2的分散，同时，al-si粉末片状化，为tio2的均匀分散提供更大的表面；随后的高速球磨，钢球与tio2/al-si片状混合粉末之间主要以径向压力为主，有利于提高片状粉末之间的界面结合同时促进tio2与al-si之间的原位反应。
14、(2)相比外加增强体，原位自生的纳米级氧化铝颗粒与微米级(al,si,ti)三元金属间化合物颗粒具有在基体中分布均匀、界面结合更加优良的特点；微米颗粒可提高基体的强度和模量，但强度和塑性通常存在本末倒置关系，并且对高温稳定性提高不明显；纳米颗粒的增强相强化效果明显优于微米颗粒，并且能够显著提高材料的强度和塑性，是金属基复合材料研究的重点，但是纳米颗粒具有表面能高、比表面积大等特点，容易在基体中出现团聚等现象，并且在很难制备高体积分数的纳米颗粒增强金属基复合材料；为此，通过合理的组分设计和适当地制备工艺，将微/纳米双尺度的颗粒组合起来强化al基复合材料，则在一定程度上发挥不同尺度的优点，而且双尺度增强相还可以互相补充、协同强韧化al基复合材料，既有利于提高材料的强度和模量，还能在一定程度上提高材料的塑性。
15、(3)通过控制复合材料中al-si粉与tio2粉体的比例，可以控制反应生成增强体的含量，通过反应温度和保温时间可控制增强体颗粒的尺寸与形貌；反应温度提高、保温时间延长，可使al2o3与(al,si,ti)三元金属间化合物颗粒的尺寸增大。
16、本专利技术制备复合材料中原位自生的氧化铝颗粒与(al,si,ti)三元金属间化合物颗粒具有热力学稳定、表面洁净无污染，内生增强体与基体结合强度高、分布均匀、无团聚现象，且在热挤压后呈现定向排布趋势；微纳米尺度的增强体具有协同强化的作用，展现了良好的力学性能、高耐磨性等。
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1.一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所用材料TiO2粉末粒径为2-5μm，Al-Si粉体中硅的质量百分比为10％-15％。
3.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中低速球磨转速为150-200rpm，时间2-6h，球料比10:1。
4.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中高速球磨转速为300-400rpm，时间4-8h，球料比为10:1。
5.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中压制坯体所用压力为600-700MPa，时间20-30min。
6.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：TiO2/Al-Si混合粉体中二氧化钛的质量百分比为1％-9％。
7.根据权利要求1所述一
8.根据权利要求7所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述保护气体为氩气，气流量为80-100mL/min。
9.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述热挤压温度为460-500℃，保温时间1h，挤压比25:1。
...【技术特征摘要】
1.一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所用材料tio2粉末粒径为2-5μm，al-si粉体中硅的质量百分比为10％-15％。
3.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中低速球磨转速为150-200rpm，时间2-6h，球料比10:1。
4.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中高速球磨转速为300-400rpm，时间4-8h，球料比为10:1。
5.根据权利要求1所述一种原位内生复相颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李才巨，姚鹏程，高鹏，徐尊严，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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