一种氧化铝纤维增强镁基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种氧化铝纤维增强镁基复合材料的制备方法，该方法按照以下步骤实施：步骤1、确定纤维预制体混合料中的各个组分含量，包括Al2O3纤维、石墨粉、硅溶胶三者；步骤2、制备纤维浆；步骤3、模压得到湿态纤维预制体；步骤4、对湿态纤维预制体进行干燥和焙烧，得到纤维预备体型件；步骤5、首先将纤维预制体型件置于坩埚底部，将经打磨去除了氧化皮的浸渗合金置于纤维预制体型件上，将坩埚放入真空钼丝炉中，抽真空；然后在氩气保护气氛下浸渗，最后随炉冷却，即得复合材料。本发明方法能够获得Al2O3纤维分布均匀、组织致密、蠕变性能得到提高的氧化铝纤维增强镁基复合材料。

主权项

一种氧化铝纤维增强镁基复合材料的制备方法，其特点在于，该方法按照以下步骤具体实施：步骤1、确定纤维预制体混合料中的各个组分含量纤维预制体混合料中的组分包括Al2O3纤维、石墨粉、硅溶胶三种，各组分按以下公式计算得到各值：纤维预制体的体积为：V=π×D2×h/4；所需要的Al2O3纤维的质量为：Mf =ρ×V×Vf%；纤维预制体的质量为：M = Mf /(1‑ωc‑ωsol)；造孔剂的质量为：Mc = M×ωc；粘结剂的质量为：Msol= M×ωsol；其中，D—所要制备纤维预制体的底面设定直径，单位为毫米；h—所要制备纤维预制体的高度设定值，单位为毫米；Vf% —所要制备纤维预制体的体积分数设定值，单位为vol.%，范围为16%‑22%；ρ—Al2O3纤维的紧实密度设定值；ωc —造孔剂质量百分数wt.%；ωsol—粘结剂质量百分数wt.%，其中，造孔剂选用石墨粉，石墨粉质量百分数ωc为15%‑25%；粘结剂选用硅溶胶，其质量百分数ωsol为5%‑10%； 步骤2、制备纤维浆将步骤1称量好的Al2O3纤维放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，搅拌至纤维松散湿润再加入步骤1称量好的石墨粉，继续搅拌2分钟后再加入30ml的酒精，随后每搅拌2分钟加入10ml的酒精，总的酒精添加毫升数值不超过前述三种组分质量总克数数值的三分之二，待Al2O3纤维与石墨粉混合均匀并成为浆状时，最后加入步骤1称量好的硅溶胶，继续搅拌1分钟，得到纤维浆；步骤3、模压得到湿态纤维预制体本步骤采用纤维预制体成型模具，包括上冲模（1）、模具筒（2）和下模（3）三个部件构成，使用时，将上冲模（1）和下模（3）的冲头相对伸入模具筒（2）中，并且上冲模（1）和下模（3）同时与模具筒（2）保持间隙配合，上冲模（1）和下模（3）之间的空间用于放置步骤2得到的纤维浆，利用前述的成型模具，先将模具筒（2）套坐在下模（3）上，将步骤2搅拌好的纤维浆倒入模具筒（2）中，放好上冲模（1），施加压力使上冲模（1）下降至预定的制备高度，即上冲模（1）与下模（3）冲头之间的距离等于纤维预制体的设定高度，挤压过程中，多余的液体从模具底部的模具筒（2）与下模（3）之间的缝隙流走，保持施压5‑7分钟后退出上冲模（1）与下模（3），得到湿态纤维预制体；步骤4、对步骤3得到的湿态纤维预制体进行干燥和焙烧，得到纤维预备体型件；步骤5、浸渗制备得到最终的复合材料首先将步骤4制备得到的纤维预制体型件置于坩埚底部，将去除了氧化皮的浸渗合金置于纤维预制体型件上表面，将坩埚放入真空钼丝炉中，抽真空至4.9×10‑2Pa‑5.1×10‑2Pa；然后在氩气保护气氛下，加热真空钼丝炉至660℃±2℃保温90分钟，最后随炉冷却至430℃±2℃，取出坩埚，即得氧化铝纤维增强镁基复合材料。