一種鋁基復合材料及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁基復合材料及制造方法，是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包含形成于所述增強材料表面的尖晶石層以及形成于該尖晶石層表面的氮化鋁層；在增強材料表面與尖晶石層之間還形成有輔助尖晶石層。
【專利說明】一種紹基復合材料及制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金領域，具體是指在鋁合金母材中含有增強材料的鋁基復合材料及制造方法。
【背景技術】
[0002]為了提高金屬材料的特性，使用在作為母材的金屬材料中含有增強材料的復合材料。在該復合材料中，有母材為鋁、增強材料為氧化鋁顆粒的鋁基復合材料。
[0003]該鋁基復合材料，金屬材料中含有的增強材料有可能與金屬材料中的元素發(fā)生化學反應。若增強材料與金屬材料中的元素發(fā)生化學反應，則增強材料的形狀改變，難以維持作為復合材料的強度。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鋁基復合材料技術方案，通過本技術方案能夠提高將氧化鋁用作增強材料的復合材料的特性。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種鋁基復合材料，是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包含形成于所述增強材料表面的尖晶石層以及形成于該尖晶石層表面的氮化鋁層；在增強材料表面與尖晶石層之間還形成有輔助尖晶石層。
[0007]所述氧化鋁顆粒與氧化鋁纖維的體積比為3:1。
`[0008]所述輔助尖晶石層的厚度為增強材料平均直徑的2% _5%。
[0009]所述尖晶石層厚度為輔助尖晶石層厚度的2-3倍。
[0010]在所述尖晶石層的外表面還形成有一層氮化鋁層。
[0011]一種鋁基復合材料的制造方法，所述鋁基復合材料是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料；
[0012]所述制造方法包括:預先在所述增強材料的表面上形成輔助尖晶石層的工序；將所述增強材料和鎂混合，形成混合粉體的工序；在該混合粉體上放置鋁合金坯料的工序；在0.8MPa-1.0MPa氮氣氣氛中將該坯料和所述混合粉體加熱到鎂的升華溫度以上200C _50°C并維持溫度5小時，使所述混合粉體中的鎂升華的工序；升華的鎂與所述氮氣反應生成氮化鎂，該氮化鎂與所述增強材料的氧化鋁反應，從而在增強材料的表面上形成尖晶石層的工序；以及形成了該尖晶石層之后，通過加熱到所述坯料的熔點溫度，使熔融的鋁合金滲透到所述混合粉體內，同時在所述尖晶石層的表面形成氮化鋁的工序。
[0013]所述鎂優(yōu)選粒徑為100 μ m~300 μ m的粉末。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]通過本技術方案的鋁基復合材料的性能有較大的提高，抑制鋁基復合材料變脆。【具體實施方式】
[0016]一種鋁基復合材料，是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包含形成于所述增強材料表面的尖晶石層以及形成于該尖晶石層表面的氮化鋁層；在增強材料表面與尖晶石層之間還形成有輔助尖晶石層。通過在增強材料的表面形成輔助尖晶石層，能夠容易增加尖晶石層整體的厚度，能夠使鋁合金更加良好地密合在增強材料的表面上。
[0017]尖晶石層是氧化鋁與氮化鎂反應生成的氧化物層。該尖晶石層優(yōu)選以均勻的厚度形成于增強材料的表面。
[0018]輔助尖晶石層與尖晶石層同樣地是由氧化鋁與氮化鎂反應生成的氧化物層。該輔助尖晶石層優(yōu)選以均勻的厚度形成于增強材料的表面區(qū)域。
[0019]所述氧化鋁顆粒與氧化鋁纖維的體積比為3:1。
[0020]所述輔助尖晶石層的厚度為增強材料平均直徑的2% _5%。
[0021]所述尖晶石層厚度為輔助尖晶石層厚度的2-3倍。
[0022]在所述尖晶石層的外表面還形成有一層氮化鋁層。
[0023]由增強材料和氮化鎂(Mg3N2)形成的尖晶石層、形成該尖晶石層時產(chǎn)生的氮氣與鋁合金的熔液發(fā)生反應，形成氮化鋁，所以鋁合金和增強材料之間的密合性提高。即，通過在尖晶石層的表面形成氮化鋁層，能夠使鋁合金非常良好地與增強材料的表面密合。
[0024]為了使鋁合金含有增強材料，采用使熔融的鋁合金(熔液)滲透到增強材料之間的間隙中的方法。此時，鋁合金與增強材料接觸，鋁合金的成分有可能與增強材料反應。
[0025]鋁基復合材料的制造方法，所述鋁基復合材料是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料。
[0026]所述制造方法包括:預先在所述增強材料的表面上形成輔助尖晶石層的工序；將所述增強材料和鎂混合，形成混合粉體的工序；在該混合粉體上放置鋁合金坯料的工序；在0.8MPa-1.0MPa氮氣氣氛中將該坯料和所述混合粉體加熱到鎂的升華溫度以上20°C _50°C并維持溫度5小時，使所述混合粉體中的鎂升華的工序；升華的鎂與所述氮氣反應生成氮化鎂，該氮化鎂與所述增強材料的氧化鋁反應，從而在增強材料的表面上形成尖晶石層的工序；以及形成了該尖晶石層之后，通過加熱到所述坯料的熔點溫度，使熔融的鋁合金滲透到所述混合粉體內，同時在所述尖晶石層的表面形成氮化鋁的工序。
[0027]預先在增強材料的表面上形成輔助尖晶石層，可以容易地增加尖晶石層整體的厚度。由此，能夠進一步使鋁合金密合在增強材料的表面上。由于能夠控制尖晶石層整體的厚度，因此容易得到符合要求的材料特性的復合材料。
[0028]在升華所述鎂的工序中，優(yōu)選在加熱到所述鎂的升華溫度之后，保持該升華溫度。因此，鎂緩慢升華。由此，可以使鎂較長時間停留于增強材料的表面上，從而能夠在增強材料的表面上均勻地形成尖晶石層，因此能夠更加可靠地確保鋁基復合材料的強度。
[0029]所述鎂，優(yōu)選粒徑為100 μ m~300 μ m的粉末。在其它實施例中，鎂可以以塊狀添加，或者作為招合金中的成分元素添加。
【權利要求】
1.一種鋁基復合材料，其特征在于:是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料，所述鋁基復合材料包含形成于所述增強材料表面的尖晶石層以及形成于該尖晶石層表面的氮化鋁層；在增強材料表面與尖晶石層之間還形成有輔助尖晶石層。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋁基復合材料，其特征在于:所述氧化鋁顆粒與氧化鋁纖維的體積比為3:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋁基復合材料，其特征在于:所述輔助尖晶石層的厚度為增強材料平均直徑的2% -5%。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋁基復合材料，其特征在于:所述尖晶石層厚度為輔助尖晶石層厚度的2-3倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋁基復合材料，其特征在于:在所述尖晶石層的外表面還形成有一層氮化鋁層。
6.一種鋁基復合材料的制造方法，其特征在于:所述鋁基復合材料是以鋁合金為母材，并且在該母材中含有氧化鋁顆粒和氧化鋁纖維的增強材料的鋁基復合材料； 所述制造方法包括:預先在所述增強材料的表面上形成輔助尖晶石層的工序；將所述增強材料和鎂混合，形成混合粉體的工序；在該混合粉體上放置鋁合金坯料的工序；在0.8MPa-l.0MPa氮氣氣氛中將該坯料和所述混合粉體加熱到鎂的升華溫度以上20°C -50°C并維持溫度5小時，使所述混合粉體中的鎂升華的工序；升華的鎂與所述氮氣反應生成氮化鎂，該氮化鎂與所述增強材料的氧化鋁反應，從而在增強材料的表面上形成尖晶石層的工序；以及形成了該尖晶石層之后，通過加熱到所述坯料的熔點溫度，使熔融的鋁合金滲透到所述混合粉體內，同時在所述尖晶石層的表面形成氮化鋁的工序。`
7.根據(jù)權利要求6所述的鋁基復合材料的制造方法，其特征在于:所述鎂優(yōu)選粒徑為ΙΟΟμ--~300 μ m的粉末。
【文檔編號】C22C21/00GK103757567SQ201310539290
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權日:2013年11月4日
【發(fā)明者】吳雅萍 申請人:吳雅萍