本發(fā)明屬于復(fù)合材料，具體涉及一種氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、鋁硅(al-si)合金具有熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好、強度高、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕性好、減重效果好等特點，被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航天航空、船舶海洋、化學(xué)化工等領(lǐng)域。但隨著汽車工業(yè)，航空航天和國防的迅速發(fā)展，大功率發(fā)動機(jī)等設(shè)備和零部件對鋁硅合金性能提出了更高的要求，單一al-si系合金已無法滿足未來國防和重大民用裝備對于高性能大功率發(fā)動機(jī)的需求。通過向al-si合金基體中添加一種或多種增強相，使其與基體互補優(yōu)勢，并制成綜合性能優(yōu)良的al-si復(fù)合材料，則可以解決這個問題。

2、顆粒增強al-si復(fù)合材料由于其具有高比強度、剛度、低熱膨脹系數(shù)、良好的耐磨性和熱穩(wěn)定性等特點備受關(guān)注，但根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，顆粒增強al-si復(fù)合材料，大量裂紋優(yōu)先形成在硅相和金屬化合物附近，導(dǎo)致材料斷裂失效，增強體無法充分發(fā)揮其強化效果，這導(dǎo)致顆粒增強al-si復(fù)合材料的力學(xué)性能較差。因此，實現(xiàn)al-si復(fù)合材料中硅相和金屬間化合物的細(xì)化，同時充分發(fā)揮增強體的強化效果，是制備高性能al-si復(fù)合材料的重要途徑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提出一種氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，包括氮化硼納米片、tib2顆粒和鋁硅合金；

3、所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將氮化硼納米片、tib2顆粒和鋁硅合金粉末進(jìn)行低速球磨，得到復(fù)合粉末；

5、(2)將復(fù)合粉末冷壓成型，然后依次通過真空無壓燒結(jié)，熱擠壓和t6熱處理制得氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料。

6、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述氮化硼納米片的厚度5-10nm，長度1-5μm。大尺寸的氮化硼片會減弱其抑制球磨冷焊的效果，減弱復(fù)合粉體在球磨過程中的細(xì)化與片狀化，使得復(fù)合材料組織細(xì)化減弱，降低其力學(xué)性能。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述tib2顆粒的尺寸為1-5μm。大尺寸的tib2顆粒無法起到微米磨球的作用細(xì)化粉體，與此同時大尺寸的tib2顆粒第二相強化效果差，無法提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量百分含量為的組分：0.5-3％氮化硼納米片、0.5-2％tib2顆粒，余量為鋁硅合金。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述低速球磨的轉(zhuǎn)速為130-300r/min，時間為8-12h。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述冷壓成型的壓制力為300-700mpa，保壓時間0.5-2h。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述真空無壓燒結(jié)的真空度為0.01-0.05mpa，燒結(jié)溫度為650-800℃，燒結(jié)時間為1-3h。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述熱擠壓的溫度為300-500℃，熱擠壓比為10:1～30:1。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述t6熱處理的固溶溫度為450～530℃，固溶時間為2-4h；人工時效溫度為130-230℃，人工時效時間為5-10h。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

15、本發(fā)明通過外加氮化硼納米片在球磨階段抑制合金粉體冷焊，實現(xiàn)了合金粉體的片狀化，外加微米tib2顆?？梢栽谄瑺罨辖鸱垠w的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化合金粉體。片狀化和粒徑細(xì)化的合金粉體，燒結(jié)后形成的硅相和金屬化合物分布均勻且粒徑細(xì)小。通過進(jìn)一步的熱擠壓可實現(xiàn)復(fù)合材料中硅相和金屬化合物定向分布，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，包括氮化硼納米片、tib2顆粒和鋁硅合金；

2.權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述氮化硼納米片的厚度5-10nm，長度1-5μm。

3.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述tib2顆粒的尺寸為1-5μm。

4.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量百分含量為的組分：0.5-3％氮化硼納米片、0.5-2％tib2顆粒，余量為鋁硅合金。

5.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述低速球磨的轉(zhuǎn)速為130-300r/min，時間為8-12h。

6.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述冷壓成型的壓制力為300-700mpa，保壓時間0.5-2h。

7.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述真空無壓燒結(jié)的真空度為0.01-0.05mpa，燒結(jié)溫度為650-800℃，燒結(jié)時間為1-3h。

8.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述熱擠壓的溫度為300-500℃，熱擠壓比為10:1～30:1。

9.如權(quán)利要求1所述氮化硼納米片/tib2顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，其特征在于，所述t6熱處理的固溶溫度為450～530℃，固溶時間為2-4h；人工時效溫度為130-230℃，人工時效時間為5-10h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種氮化硼納米片/TiB<subgt;2</subgt;顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。所述氮化硼納米片/TiB<subgt;2</subgt;顆粒協(xié)同增強鋁硅復(fù)合材料包括氮化硼納米片、TiB<subgt;2</subgt;顆粒和鋁硅合金，通過低速球磨和粉末冶煉法制備得到。本發(fā)明通過氮化硼納米片與微米TiB<subgt;2</subgt;顆粒在球磨階段實現(xiàn)合金粉體的片狀化和粒徑細(xì)化，有利于實現(xiàn)復(fù)合材料中在硅相和金屬化合物的均勻細(xì)化。另外，本發(fā)明通過外加引入氮化硼納米片與微米TiB<subgt;2</subgt;顆粒來協(xié)同調(diào)控硅復(fù)合材料中在硅相和金屬化合物的形貌與分布，實現(xiàn)復(fù)合材料力學(xué)性能的提高，突破強塑性倒置關(guān)系瓶頸。

技術(shù)研發(fā)人員：李才巨,王健,徐尊嚴(yán),易健宏,高鵬,陸瓊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21