本发明属于复合材料,具体涉及一种连续网状结构的铝硅复合材料及其制备方法。
背景技术:
1、铝硅合金具有热膨胀系数小、耐磨性好、强度高、尺寸稳定性好、耐热、耐腐蚀性好、减重效果好等特点,被广泛应用于汽车制造、航天航空、船舶海洋、化学化工等领域。但铝硅合金因其塑性差与在高温服役下硅相易发生粗化造成失效两大缺点,在实际应用中大大限制其应用范围。
2、同时随着时代的发展人们对汽车发动机的要求倾向于高效率、轻油耗、低噪音、长寿命、低排放等,普通的铝硅合金制备的发动机零件已经无法满足人们的需求。铝硅复合材料因其更高的强度,更好的尺寸稳定性、耐热、耐腐蚀性和耐磨性,被广泛关注。铝硅复合材料特别适用于制造轻而耐磨的零件,是制造发动机关键部件气缸和活塞的理想材料。
3、目前,粉末冶金制备铝硅复合材料,主要采用的增强体有sic、多壁碳纳米管、al2o3等,但根据研究结果可以看出这些增强体的效果不佳,其效果不佳的问题主要是由于基体中硅和铝无界面反应,粉末冶金制备出的铝硅复合材料组织结构为铝包裹硅无界面结合,易发生断裂。
4、因此,亟需开发一种强度高,塑性好,组织界面结合良好的连续网状结构铝硅复合材料。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点,本发明提供一种连续网状结构的铝硅复合材料及其制备方法。
2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
3、一种连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,包括如下步骤:
4、(1)将硅粉在空气中煅烧,得到氧化后的硅粉;
5、(2)将铝粉、氧化后的硅粉进行球磨混粉,得到混合粉末;
6、(3)将混合粉末压制为预制体;
7、(4)将预制体进行sps烧结,然后随炉冷却,最后进行t6热处理。
8、作为本发明的优选实施方案,所述煅烧的温度为900℃,时间为1-3小时。
9、作为本发明的优选实施方案,所述混合粉末中氧化后的硅粉的质量百分含量为12.6%-20%。
10、作为本发明的优选实施方案,所述球磨混粉中球磨的转速为130r/min,球料比为10:1,混料时间为4~6h。
11、作为本发明的优选实施方案,所述压制的压力为10~30mpa,保压时间为10~15min。
12、作为本发明的优选实施方案,所述sps烧结温度为500℃-520℃,时间为5min~15min。
13、作为本发明的优选实施方案,所述t6热处理包括如下步骤:将sps烧结后的材料在510-540℃下固溶2-6小时,然后在180-200℃下时效处理6-10小时。
14、本发明还要求保护所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法制备的连续网状结构的铝硅复合材料,包括如下组分:si、sio2、al2o3和al。
15、与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明在硅表面氧化形成一层致密的氧化硅薄膜,在sps烧结和t6热处理过程中与铝发生反应原位形成al2o3,改善了铝和硅的界面结合;并且表面氧化后的硅颗粒,在球磨后均匀的分散在铝颗粒表面,经过sps烧结和t6热处理形成连续网状结构的铝硅复合材料,提高铝硅复合材料抗拉强度和塑性。
1.一种连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述煅烧的温度为900℃,时间为1-3小时。
3.如权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述混合粉末中氧化后的硅粉的质量百分含量为12.6%-20%。
4.如权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述球磨混粉中球磨的转速为130r/min,球料比为10:1,混料时间为4~6h。
5.如权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述压制的压力为10~30mpa,保压时间为10~15min。
6.如权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述sps烧结温度为500℃-520℃,时间为5min~15min。
7.如权利要求1所述连续网状结构的铝硅复合材料的制备方法,其特征在于,所述t6热处理包括如下步骤:将sps烧结后的材料在510-540℃下固溶2-6小时,然后在180-200℃下时效处理6-10小时。
