专利名称：一种原位铝基复合材料反应热压制备方法
技术领域：
本发明涉及金属材料，特别提供了一种原位铝基复合材料反应热压制备技术，适用于采用各种粉末反应物制备高密度的原位铝基复合材料。
近年来，原位生长陶瓷相增强铝基复合材料得到迅速发展，其制备方法通常可分为铸造法和粉末冶金法两大类。采用粉末冶金法制备原位铝基复合材料时，为实现反应物之间的化学反应，通常需要在铝熔点之上的温度进行液相烧结，或采用自蔓延高温反应合成方法，这样所形成的复合材料是一种多孔材料(Scripta Metall.Mater.，vol.24，No.5(1990)，873-878和Mater.Sci.Eng.，vol.A187，(1994)，189-199)，这样的多孔复合材料必须在表面包覆后进行大变形量的二次加工或进行热等静压才能获得较高的密度。
本发明的目的在于提供一种原位铝基复合材料反应热压制备方法，该方法操作简单，所制备复合材料的实际密度可达理论密度的98％以上。
本发明提供了一种原位铝基复合材料反应热压制备技术，其特征在于将均匀混合的预定配比的反应物粉末装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在560-600℃热压至75-85％理论密度，然后升温至780-900℃真空烧结0.2-2小时，随后降温至560-620℃在50-150MPa压力下加压密化。
本发明中可以采用圆柱型两端开口高强石墨模具，上下石墨压头与石墨模具紧密滑动装配，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂。
本发明提出了一个新的原位铝基复合材料反应热压制备技术，该技术融陶瓷增强相的原位反应合成和复合材料的加压密化于一体，通过热压模具的合理设计和工艺参数的合理选择，在一个工艺步骤中实现反应物向预定原位陶瓷增强相的放热转变和随后的加压密化，所制备复合材料的实际密度可达理论密度的98％以上。即通过反应热压就可获得较高质量的原位铝基复合材料。并且本发明在对复合材料进行二次加工时不需要采用复杂的表面包覆工艺。这样不仅可简化原位铝基复合材料的制备工艺，而且可以明显提高复合材料的质量。有理由相信反应热压制备技术作为一种新的制备方法在制造原位铝基复合材料方面将有着广阔的应用前景。
下面通过实施例详述本发明。
实施例114.7vol.％三氧化二铝和5.3vol.％二硼化钛弥散强化铝复合材料反应热压制备工艺采用内径60毫米高度150毫米的圆柱型两端开口高强石墨模具，配备与石墨模具紧密滑动装配的上下石墨压头，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂，将预定配比的铝、二氧化钛和三氧化二硼粉末用高能球磨方法混合均匀，装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在600℃热压至82％理论密度，然后升温至820℃真空条件下烧结0.4小时，随后降温至600℃在100MPa压力下加压密化，复合材料热压锭的实际密度为理论密度的98.5％。
实施例215vol.％二硼化钛粒子增强铝复合材料反应热压制备工艺采用内径50毫米高度120毫米的圆柱型两端开口高强石墨模具，配备与石墨模具紧密滑动装配的上下石墨压头，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂，将预定配比的铝、钛和硼粉末用高能球磨方法混合均匀，装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在600℃热压至83％理论密度，然后升温至825℃真空条件下烧结0.2小时，随后降温至590℃在90MPa压力下加压密化，复合材料热压锭的实际密度为理论密度的99％。
实施例311vol.％三氧化二铝和9vol.％二硼化钛弥散强化Al-3.2Cu合金基复合材料反应热压制备工艺采用内径60毫米高度150毫米的圆柱型两端开口高强石墨模具，配备与石墨模具紧密滑动装配的上下石墨压头，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂，将预定配比的铝、二氧化钛、硼和氧化铜粉末用高能球磨方法混合均匀，装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在580℃热压至78％理论密度，然后升温至840℃真空条件下烧结0.5小时，随后降温至570℃在80MPa压力下加压密化，复合材料热压锭的实际密度为理论密度的98.8％。
实施例411.4vol.％三氧化二铝和8.6vol.％二硼化钛弥散强化Al-6Cu合金基复合材料反应热压制备工艺采用内径60毫米高度150毫米的圆柱型两端开口高强石墨模具，配备与石墨模具紧密滑动装配的上下石墨压头，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂，将预定配比的铝、二氧化钛、硼和氧化铜粉末用高能球磨方法混合均匀，装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在600℃热压至85％理论密度，然后升温至860℃真空条件下烧结0.2小时，随后降温至580℃在90MPa压力下加压密化，复合材料热压锭的实际密度为理论密度的99％。
权利要求
1.一种原位铝基复合材料反应热压制备技术，其特征在于将均匀混合的预定配比的反应物粉末装入石墨模具冷压实，真空加热除气，在560-600℃热压至75-85％理论密度，然后升温至780-900℃真空烧结0.2-2小时，随后降温至560-620℃在50-150MPa压力下加压密化。
2.按照权利要求1所述原位铝基复合材料反应热压制备技术，其特征在于采用圆柱型两端开口高强石墨模具，上下石墨压头与石墨模具紧密滑动装配，在石墨模具内壁和压头上涂氮化硼做脱模剂。
全文摘要
一种原位铝基复合材料反应热压制备方法,其特征在于:将预定配比的反应物粉末均匀混合后在高强石墨模具中冷压实,放入真空热压炉中加热除气,升温至780－900℃烧结0.2－2小时,随后降温至560－620℃在50－150MPa压力下加压密化。本发明方法所获得热压锭的实际密度可达理论密度的98%以上。
文档编号B22F3/00GK1376549SQ0110634
公开日2002年10月30日 申请日期2001年3月23日 优先权日2001年3月23日
发明者马宗义, 毕敬 申请人:中国科学院金属研究所