專利名稱：硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域；特別涉及一種具有雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)的硅鋁復(fù)合材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
鋁基復(fù)合材料具有高比強度、高比剛度、疲勞性能好、耐磨、低熱膨脹等性能特點， 其綜合性能明顯優(yōu)于對應(yīng)的基體鋁合金，因而應(yīng)用于航空航天、電子信息、交通車輛等重要領(lǐng)域。鋁基復(fù)合材料大多采用碳化硅、氧化鋁、碳化硼等顆?；蚓ы?，或石墨纖維、硼纖維等作為增強材料。鋁基復(fù)合材料的制備技術(shù)大體分為鑄造法和粉末冶金法兩大類。硅的密度 (2. 33g/cm3)比鋁合金低14%，它具有極低的膨脹系數(shù)O. 6X KT6IT1)、高導(dǎo)熱率和較高的模量，且加工性能好，因此硅鋁復(fù)合材料(Si/Al)在最近十幾年中得到了極大的重視。鋁硅之間具有良好的潤濕性，無界面反應(yīng)，制備工藝窗口較寬。硅鋁復(fù)合材料將有望替代某些鈦合金、鋁合金或樹高分子材料在航空航天、微電子封裝領(lǐng)域獲得應(yīng)用，將會顯著提高關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)-功能一體化程度，降低制造成本，減輕零件重量，延長設(shè)備的壽命。當前，已見報道的中/高體分硅鋁復(fù)合材料的強度一般很低，主要原因是液相制備工藝都存在硅顆粒擴散長大的問題，大顆粒缺陷較多，復(fù)合材料受力時顆粒容易發(fā)生斷裂導(dǎo)致材料失效；此外硅的斷裂韌性低，相應(yīng)的復(fù)合材料的韌性也較差。一般來講，鋁基復(fù)合材料的性能主要取決于增強體的體積分數(shù)、尺寸、分布形式和均勻性、基體的特性、以及增強體-基體界面結(jié)合等因素。雙連續(xù)復(fù)合材料(又稱雙連續(xù)相復(fù)合材料或互穿相復(fù)合材料)是通過改變基體的分散形式形成的一類復(fù)合材料，其特點是增強體與基體均呈連續(xù)或半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，二者相互穿插，形成一種微觀組織十分穩(wěn)定的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。在雙連續(xù)結(jié)構(gòu)中兩種組元都可以最大程度地發(fā)揮其特性。例如在金屬中添加連續(xù)陶瓷相不僅可以大幅提高強度、硬度和耐磨性，材料的斷裂韌性也將明顯高于一般的顆粒增強復(fù)合材料。若能制備出具有微米級(10微米以下)雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的硅鋁復(fù)合材料，將有可能克服硅的低韌性， 使復(fù)合材料具有較高的斷裂韌性；同時硅的尺寸降低后內(nèi)部缺陷更少，不易發(fā)生斷裂，強化效果更有效。目前大多數(shù)雙連續(xù)復(fù)合材料多采用液相金屬浸滲法(Al2O3Al)或原位反應(yīng)方法 (TiAVAl2O3)。由于硅在鋁的熔體中極易長大，形貌尺寸難以控制，因此采用鑄造法很難制備出微米尺度的硅鋁復(fù)合材料。而硅尺寸達到微米級時，也無法采用液相浸滲法(在預(yù)制坯中浸滲金屬熔體的工藝)獲得致密的硅鋁復(fù)合材料。為了得到具有微米級雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的硅鋁復(fù)合材料，必須通過降低制備溫度來降低硅在鋁中的活性。由于以目前的制造技術(shù)幾乎難以在鋁基體中原位合成微米級硅增強體， 必須通過外加法獲得。以傳統(tǒng)的粉末冶金技術(shù)為基礎(chǔ)，直接混合微米級硅粉和鋁粉，同時通過精心的成分設(shè)計，精確控制粉末處理、混粉、固結(jié)、致密化工藝參數(shù)，利用硅在鋁中擴散行為，制備出硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，并形成完整的雙連續(xù)復(fù)合材料的制造工藝技術(shù)。到目前為止，以上所述的粉末冶金制備雙連續(xù)復(fù)合材料的工藝還沒有任何報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提出并實現(xiàn)一種制備高度致密、組織均勻的微米級硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的工藝。本發(fā)明的另一目的在于實現(xiàn)一種制備工藝，采用這種工藝制備的雙連續(xù)復(fù)合材料具有高強度、低膨脹、良好的導(dǎo)熱性，可進行常規(guī)機加工和高精度機加工制成復(fù)雜形狀部件。本發(fā)明還將實現(xiàn)一種雙連續(xù)復(fù)合材料的基體合金化工藝，使得制出的硅鋁復(fù)合材料可進行熱處理強韌化。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的一種硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，是采用粉末冶金工藝制備硅含量為40vol. % 80vol. %，鋁合金含量為20vol. % 60vol. %的復(fù)合材料坯錠，其中，所制得的復(fù)合材料完全致密且具有均勻的微觀組織；硅和鋁合金都以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式存在，該硅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和鋁合金網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相穿插滲透。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料中，所述的硅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中硅的顆粒尺寸為 4μπι 50 μ m，所述的鋁合金網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中鋁合金的晶粒尺寸為Iym 25μπι。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料中，所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制成是采用純鋁粉、純銅粉和純鎂粉按照純銅粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù)2wt. % 4. 5wt. %和純鎂粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù)Owt. % 1.5wt. %進行鋁合金的配比；再將鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉按照鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉的質(zhì)量比1 0.56 3. 4均勻混合制成鋁銅硅或鋁銅鎂硅混合粉末，以使硅的體積分數(shù)為 40vol. % 80vol. % ；經(jīng)冷等靜壓成型，高溫除氣處理，熱等靜壓致密化，得到完全致密的復(fù)合材料坯錠。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料中，所述的純鋁粉、純銅粉、純鎂粉的平均粒徑分另Ij為3. 5 μ m 25 μ m、1 μ m 10 μ m、10 25 μ m ；硅粉平均粒徑為1 μ m 50 μ m。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料中，所述的硅粉表面涂覆一層選自Cu和Ni金屬薄膜及SW2和Si3N4陶瓷薄膜中的任意一種，所形成的薄膜的厚度為2nm 40nm。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料中，所制得的復(fù)合材料機加工性能良好，經(jīng)高精度機加工后表面精度可達20nm。一種硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備工藝，是在粉末冶金工藝基礎(chǔ)上，通過設(shè)計鋁合金成分、鈍化硅粉、控制硅粉的與鋁粉的反應(yīng)、控制粉末固結(jié)和致密化工藝制備出硅含量為 40vol. % 80vol. %，鋁合金含量為20vol. % 60vol. %的復(fù)合材料坯錠，具體實施步驟為(1)將純鋁粉、純銅粉和純鎂粉按照純銅粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù) 2wt. % 4. 5wt. %和純鎂粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù)Owt. % 1. 5wt. %均勻混合制成鋁銅或鋁銅鎂混合粉末，再將鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉按照鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉的質(zhì)量比1 0. 56 3. 4均勻混合制成鋁銅硅或鋁銅鎂硅混合粉末，以使硅含量為40vol. % 80vol. %。其中，所述的硅粉經(jīng)過表面處理，使硅粉顆粒表面形成一層薄膜；
(2)將混合粉末進行冷等靜壓成型，制成冷等靜壓成型的坯錠；(3)將冷等靜壓成型的坯錠進行高溫除氣處理；(4)將冷等靜壓成型并高溫除氣后的坯錠進行熱等靜壓致密化，得到完全致密的復(fù)合材料坯錠；(5)將熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠經(jīng)常規(guī)機械加工形成復(fù)合材料零部件。在上述步驟(1)中，一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于復(fù)合材料基體的成分按照 hxx鋁合金(Al-Cu-Mg為主)的任意一種來配比，采用純鋁粉、純銅粉、純鎂粉直接混合，并使其在隨后的熱等靜壓致密化過程中發(fā)生合金化。為了使元素粉末合金化，必須采用超細元素粉，縮短合金元素擴散距離，增加合金元素分布均勻性。本發(fā)明中，元素粉末均采用氣霧化方法制成；純鋁粉、純銅粉、純鎂粉的平均粒度分別為3. 5 μ m 25 μ m、1 μ m 10 μ m、 10 μ m 25 μ m0在所述的步驟(1)中，該純鋁粉與硅粉的粒度比必須恰當選擇，使得硅粉顆?？梢越埔詥畏稚⒌男问骄鶆蚍植加诩冧X粉中，避免存在硅粉或純鋁粉的團聚。該粒度比的選擇依據(jù)是在鋁銅硅混合粉末或鋁銅鎂硅混合粉末中，所有硅粉顆粒的表面積之和與所有純鋁粉顆粒的表面積之和的比值為0. 5 2，該表面積之和的比值根據(jù)硅粉和純鋁粉的體積分數(shù)、硅粉顆粒的平均粒徑、純鋁粉顆粒的平均粒徑估算得出，其中，顆粒表面積之和標記為A，顆粒體積分數(shù)標記為V，顆粒平均粒徑標記為d，則表面積之和的比值可根據(jù)以下公式估算得出
As, VSl/dSl^ = ΤΓΤΓ。 AAI VA1MA1在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備工藝中，步驟(1)中所述的硅粉經(jīng)過表面處理，未經(jīng)表面處理的硅粉純度為99. 99wt. %，采用氣流粉碎分級制成，平均粒徑為 1 μ m 50 μ m。所述的硅粉表面處理是鈍化處理，通過在顆粒表面涂覆一層薄膜來控制硅在鋁合金(存在少量液相)中的擴散速率，抑制硅的聚集長大。在上述步驟(1)中，一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于根據(jù)需要采用特定的處理工藝在硅粉表面涂覆一層金屬(Cu或Ni)、陶瓷(SiO2或Si3N4)薄膜或涂層的任意一種，并通過控制金屬或陶瓷薄膜的厚度來控制硅在鋁合金中的擴散。薄膜或涂層的厚度為2nm 40nm。對Si粉進行表面處理工藝是采用電鍍、化學(xué)氣相沉積、高溫氧化和高溫氮化工藝中的任意一種。在上述步驟O)中是將混合粉末封裝于膠皮包套中進行冷等靜壓成型。其中，冷等靜壓壓力為90 200MPa，保壓時間為10 30分鐘，冷壓坯相對致密度為55% 80%。在上述步驟(3)中是將冷等靜壓成型的坯錠封裝入金屬包套中進行高溫除氣處理，其中，除氣溫度略高于鋁合金固相線，可在505°C 600°C范圍內(nèi)選擇，根據(jù)不同尺寸的坯錠，除氣時間為10 100小時。在上述步驟(4)中是將封裝并除氣后的坯錠進行熱等靜壓致密化。高溫致密化的溫度選擇對于形成硅鋁互穿結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。由于硅粉顆粒僅靠固相擴散很難形成連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此必須在所用的鋁合金液相線之上選擇恰當?shù)臏囟?，使鋁粉與銅粉鎂粉相互接觸的原始界面產(chǎn)生少量合金液相，硅顆粒借助于鋁銅或鋁銅鎂合金液相快速擴散連接，通過冶金結(jié)合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。溫度過高液相過多會導(dǎo)致局部區(qū)域內(nèi)硅顆粒與純鋁粉、純銅粉和/或純鎂粉產(chǎn)生共晶或過共晶反應(yīng)，形成粗大的硅顆粒。在上述步驟(4)中，一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于熱等靜壓溫度可在 505°C 600°C范圍內(nèi)選擇，熱等靜壓壓力為40 150MPa，保溫保壓時間為1 5小時。在此技術(shù)方案中，僅通過調(diào)整冷等靜壓和熱等靜壓包套尺寸，可制得直徑為40mm 500mm、高度為40mm IOOOmm的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料坯錠。在上述步驟中，一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于選用純鋁、不銹鋼、20#鋼和Q235鋼中的任意一種作為熱等靜壓包套材料，確保包套在高溫致密化過程中可隨復(fù)合材料坯錠均勻變形；包套厚度為0. 6mm 3. 5mm。在步驟(5)中，將熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠采用常規(guī)機加工制成具有復(fù)雜形狀和高尺寸精度零部件(備選)。在本發(fā)明的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法中，該方法還包括步驟(6)，該步驟 (6)是將步驟(4)得到的熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠或步驟( 機加工后的復(fù)合材料零部件進行合金化熱處理。在步驟(6)中，將熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠或機加工后的復(fù)合材料零部件進行合金化熱處理。由于熱等靜壓溫度高于合金液相線，經(jīng)熱等靜壓之后復(fù)合材料中的原始銅粉和鎂粉顆粒大多已經(jīng)和鋁發(fā)生反應(yīng)形成彌散分布的金屬間化合物粒子。合金化熱處理的目的在于使得金屬間化合物粒子以及未完全反應(yīng)的銅粉和鎂粉充分溶解形成固溶體， 固溶體經(jīng)一定時間時效處理后會形成更加細小(納米級)的金屬間化合物彌散粒子，起到有效的強化作用。固溶及時效工藝可按照所選基體合金的熱處理工藝執(zhí)行。在所述的步驟(6)中，所述的合金化熱處理的工藝按照與純鋁粉、純銅粉、純鎂粉成分配比相當?shù)匿X合金的熱處理工藝進行。在所述的步驟(6)中，所述的合金化熱處理工藝的固溶溫度為470°C 540°C，固溶后的復(fù)合材料坯錠或復(fù)合材料零部件進行自然時效或人工時效處理，其中，人工時效溫度為 100°C 225"C。上述技術(shù)方案的主要特征在于(1)采用粉末冶金工藝，可在整個成分范圍內(nèi)準確控制硅的含量，精確調(diào)控復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)；( 通過選用超細元素粉末直接混合制成混合粉末，使鋁粉、硅粉和合金元素粉(銅粉和鎂粉)在微米尺度充分混合， 避免了鑄造組織中常有的合金元素偏聚，且降低了合金化門檻；C3)對硅粉進行表面預(yù)處理，通過涂覆一層薄膜來控制硅在鋁合金(存在少量液相)中的擴散速率，抑制硅顆粒的聚集長大。(4)選擇適當?shù)母邷刂旅芑に?，恰當利用了硅在鋁中固溶擴散的特點，使得高溫致密化過程中孤立的硅顆粒通過原子擴散連接形成半連續(xù)的增強體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；( 選用強度較高的hxx系可熱處理合金作為基體，使得雙連續(xù)復(fù)合材料的強韌化效果得以充分發(fā)揮；(6)本發(fā)明所實現(xiàn)的工藝不同于鑄造法、液相浸滲法或原位法，可以通過簡單的粉末粒度控制制備出具有不同尺寸微觀組織的雙連續(xù)復(fù)合材料。本發(fā)明中用來制備硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的粉末冶金法為典型的固相工藝，具有很強的可設(shè)計性，易于實現(xiàn)工程化，是研制大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高性能硅鋁以及其他體系雙連續(xù)復(fù)合材料最具競爭力的工藝之一。下面通過具體實施方式
和附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。


圖1 :65vol. % Si/Al雙連續(xù)復(fù)合材料的光學(xué)顯微照片。圖2 :75vol. % Si/Al雙連續(xù)復(fù)合材料的光學(xué)顯微照片。
具體實施例方式實施例1本實施例所制備的雙連續(xù)復(fù)合材料為65vol. % Si/Al，即硅的含量為65vol. % ； 鋁合金含量為35vol. %，鋁合金成分為Al-4. 5Cu-0. 5Mg (4. 5和0. 5表示銅和鎂的質(zhì)量分數(shù)分別為4. 5%和0. 5% )。其制備方法采用如下技術(shù)方案(1)將純鋁粉、純銅粉和純鎂粉按照純銅粉和純鎂粉分別占混合粉末的質(zhì)量分數(shù)4. 5wt. %和0. 5wt. %均勻混合制成鋁銅鎂混合粉末，再將鋁銅鎂混合粉末與表面處理后的硅粉按照質(zhì)量比1 1.57均勻混合制成鋁銅鎂硅混合粉末，以使硅的體積分數(shù)為 65vol. %。純鋁粉、純銅粉、純鎂粉的平均粒度(da5，即超過50wt. %的粉末粒徑小于此尺寸)分別為4. 5 μ m、4 μ m、18 μ m ；硅粉的平均粒徑為4. 372 μ m。此處硅粉平均粒徑的選擇是按照硅粉和純鋁粉能夠最大程度分散均勻的原則進行的。為了能夠做到均勻分散，純鋁粉的表面積之和與硅粉的表面積之和的比值應(yīng)在0. 5 2之間。純鋁粉和硅粉顆粒表面積之和的比值的估算公式為
權(quán)利要求
1.一種硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，其特征是，是采用粉末冶金工藝制備硅含量為 40vol. % 80vol. %，鋁合金含量為20vol. % 60vol. %的復(fù)合材料坯錠，其中，所制得的復(fù)合材料完全致密且具有均勻的微觀組織；硅和鋁合金都以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式存在，該硅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和鋁合金網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相穿插滲透。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，其特征是，所述的硅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中硅的顆粒尺寸為4μπι 50 μ m，所述的鋁合金網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中鋁合金的晶粒尺寸為Iym 25μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，其特征是，所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制成是采用純鋁粉、純銅粉和純鎂粉按照純銅粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù) 2wt. % 4. 5wt. %和純鎂粉占上述三種總的混合粉末的質(zhì)量分數(shù)Owt. % 1.5wt. %進行鋁合金的配比；再將鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉按照鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉的質(zhì)量比1 0. 56 3. 4均勻混合制成鋁銅硅或鋁銅鎂硅混合粉末，以使硅的體積分數(shù)為 40vol. % 80vol. % ；經(jīng)冷等靜壓成型，高溫除氣處理，熱等靜壓致密化，得到完全致密的復(fù)合材料坯錠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，其特征是，所述的純鋁粉、純銅粉、 純鎂粉的平均粒徑分別為3. 5 μ m 25 μ m、1 μ m 10 μ m、10 25 μ m ；硅粉平均粒徑為 1 μ m 50 μ m0
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料，其特征是，所述的硅粉表面涂覆一層選自Cu和Ni金屬薄膜及S^2和Si3N4陶瓷薄膜中的任意一種，所形成的薄膜的厚度為 2nm 40nmo
6.一種硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是，采用粉末冶金工藝制備硅含量為 40vol. % 80vol. %，鋁合金含量為20vol. % 60vol. %的復(fù)合材料坯錠，具體實施步驟包括(1)將純鋁粉、純銅粉和純鎂粉按照純銅粉占上述三種混合粉末的質(zhì)量分數(shù)2wt.% 4. 5wt. %和純鎂粉占上述三種混合粉末的質(zhì)量分數(shù)Owt. % 1. 5wt. %的比例均勻混合制成鋁銅或鋁銅鎂混合粉末，再將鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉按照鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉的質(zhì)量比1 0. 56 3. 4均勻混合制成鋁銅硅或鋁銅鎂硅混合粉末，以使硅的體積分數(shù)為40vol. % 80vol. 其中，所述的硅粉經(jīng)過表面處理，使硅粉顆粒表面形成一層薄膜；(2)將混合粉末進行冷等靜壓成型，制成冷等靜壓成型的坯錠；(3)將冷等靜壓成型的坯錠進行高溫除氣處理；(4)將冷等靜壓成型并高溫除氣后的坯錠進行熱等靜壓致密化，得到完全致密的復(fù)合材料坯錠；(5)將熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠經(jīng)常規(guī)機械加工形成復(fù)合材料零部件。
7.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的步驟(1) 中所使用的未經(jīng)表面處理的硅粉平均粒徑為1 μ m 50 μ m ；所使用的純鋁粉、純銅粉、純鎂粉的平均粒徑分別為3. 5 μ m 25 μ m、1 μ m 10 μ m、10 25 μ m。
8.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(1) 中，在鋁銅或鋁銅鎂混合粉末與硅粉的混合過程中，所有硅粉顆粒的表面積之和與所有純鋁粉顆粒的表面積之和的比值為0. 5 2，該表面積之和的比值根據(jù)硅粉和純鋁粉的體積分數(shù)、硅粉顆粒的平均粒徑、純鋁粉顆粒的平均粒徑估算得出，其中，顆粒表面積之和標記為A，顆粒體積分數(shù)標記為V，顆粒平均粒徑標記為d，則表面積之和的比值可根據(jù)以下公式估算得出Asi _ VsiZdsi oAai VaiMa1 °
9.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的步驟(1) 中硅粉所進行的表面處理是在硅粉表面涂覆一層選自Cu和Ni金屬薄膜及SW2和Si3N4陶瓷薄膜中的任意一種，所形成的薄膜的厚度為2nm 40nm。
10.如權(quán)利要求6或9所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的步驟(1)中硅粉所進行的表面處理采用的工藝是電鍍、化學(xué)氣相沉積、高溫氧化和高溫氮化工藝中的任意一種。
11.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(2)中，所述的冷等靜壓成型的壓力為90 200MPa，冷等靜壓成型的時間為10 30分鐘， 冷等靜壓成型得到的冷壓坯相對致密度為^voI. % 80vol. %。
12.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(3)中，是將冷等靜壓成型的坯錠封裝入金屬包套中進行高溫除氣處理，除氣溫度為 505°C 600°C，除氣時間為10 100小時。
13.如權(quán)利要求12所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(3)中，將冷壓坯封裝入金屬包套中進行高溫除氣處理過程中，所使用的金屬包套是純鋁、 不銹鋼、20#鋼和Q235鋼中的任意一種。
14.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在上述步驟(4) 中，熱等靜壓溫度為505°C 600°C，熱等靜壓壓力為40 150MPa，保溫保壓時間為1 5 小時。
15.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(5)中，所使用的機加工手段為車、銑、鉆、磨和電火花切割中的任意一種或幾種。
16.如權(quán)利要求6所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是該方法還包括步驟(6)，該步驟(6)是將步驟(4)得到的熱等靜壓致密化的復(fù)合材料坯錠或步驟( 機加工后的復(fù)合材料零部件進行合金化熱處理。
17.如權(quán)利要求16所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(6)中，所述的合金化熱處理的工藝按照與純鋁粉、純銅粉、純鎂粉成分配比相當?shù)匿X合金的熱處理工藝進行。
18.如權(quán)利要求16或17所述的硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料的制備方法，其特征是在所述的步驟(6)中，所述的合金化的熱處理工藝的固溶溫度為470°C M0°C，固溶后的復(fù)合材料坯錠或復(fù)合材料零部件進行自然時效或人工時效處理，其中，人工時效溫度為100°C 225 "C。
全文摘要
雙連續(xù)復(fù)合材料由于其特殊的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的綜合性能。本發(fā)明針對具有廣闊應(yīng)用前景的中高體分硅鋁材料，實現(xiàn)了一種硅鋁雙連續(xù)復(fù)合材料及其粉末冶金制備工藝。此工藝克服了鑄造法和液相浸滲法中硅過分長大、材料不均勻、不致密的不足，制備出了成分、相尺寸、微觀組織可控的雙連續(xù)復(fù)合材料。通過選擇合理的成分及粉末粒度配比實現(xiàn)了硅鋁兩相的均勻混合；鋁合金的合金元素采用元素粉末直接混合的辦法加入。在恰當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)使坯錠完全致密化，通過硅原子的擴散使得硅粉顆粒相互連接，與鋁合金互相穿插形成雙連續(xù)復(fù)合材料。該工藝制備的復(fù)合材料中硅含量為40vol.％～80vol.％，復(fù)合材料完全致密，組織均勻。復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，適用于各種常規(guī)的機加工手段。
文檔編號C22C30/02GK102560204SQ20101062084
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者劉彥強, 左濤, 樊建中, 馬自力, 魏少華 申請人:北京有色金屬研究總院