一种原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。采用燃烧合成化学反应法与热压技术，制备原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝或铝合金基复合材料，原位反应合成的TiC陶瓷颗粒的尺寸在100纳米以下，重量百分比含量在3-30。其制备方法为：1)将反应物粉料按照一定比例混合制坯；2)先后在滚筒式球磨机内和研钵中混合均匀；3)在室温下压制成反应预制块；4)将装有预制块的石墨模具放入一带有液压装置的真空/气氛保护的燃烧反应炉中引发燃烧反应。一旦燃烧反应发生，立即对预制块施加40±5MPa的轴向压力，保压30～40秒后随炉冷却至室温，即合成纳米TiC陶瓷颗粒增强纯铝或铝合金基复合材料。

主权项

一种原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝或铝合金基复合材料，其特征在于，利用燃烧合成化学反应法与热压方式，原位制备出TiC陶瓷颗粒尺寸为小于100纳米，其重量百分比含量3‑30的铝或铝合金基复合材料；在燃烧合成反应过程中，使用碳纳米管作为碳源，具体工艺步骤为：1)反应体系纯铝‑钛‑碳纳米管；铝合金‑钛‑碳纳米管铝合金包括Al‑3～6Cu、Al‑5～13Si或Al‑1.0～5.5Mg其中，反应用Al粉、Ti粉、Cu粉、Si粉和Mg粉的粒度均为48微米，而碳纳米管的长度为30微米，直径为20‑30纳米；2)反应物压坯的制备步骤1配料：取Ti粉，碳纳米管，和铝或铝合金中对应元素的粉料配料；其中，钛和碳纳米管的比例按摩尔比为1：1，基体铝或铝合金含量重量百分比为70～97；步骤2混料：将配好的粉料在滚筒式球磨机内混合6～8小时，随后将混合后的粉末在研钵中手混15～20分钟使粉末混合均匀；步骤3压制成型：取混合后的粉料放入模具中，在室温下压制成直径为28±0.5毫米、高度为40‑50毫米的圆柱形反应预制块，预制块密度为混合粉料理论密度的70±5.0％；步骤4纳米TiC陶瓷颗粒增强纯铝或铝合金基复合材料的制备：将预制块放入石墨模具中，然后在预制块上端部位放入一高强度石墨压杆；将装有预制块的石墨模具放入一带有液压装置的氩气气氛保护的燃烧反应炉中以40度每分钟的升温速率将预制块加热至800～1000摄氏度，引发燃烧反应；一旦燃烧反应发生，立即对预制块施加40±5.0MPa的轴向压力，保压30～40秒后随炉冷却至室温，制备出纳米TiC陶瓷颗粒增强纯铝或铝合金基复合材料。