專利名稱：含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁基復合材料的組合物。
背景技術：
金屬基復合材料具有高比剛度、高比強度、高模量和低熱膨脹系數等優良的性能，展現出巨大的應用前景。目前一些復合材料已經在汽車、航空航天及普通工程領域內得以應用。但由于增強體多為陶瓷相，其與金屬基體的熱膨脹系數相差較大，勢必在復合材料中產生熱錯配應力。因為基體的熱膨脹系數較增強體的大，所以基體一般都受到拉應力。熱錯配應力極大降低了復合材料的拉伸強度、尺寸穩定性和疲勞性能。此熱錯配應力是內稟的，很難通過熱處理的方式降低或消除。

發明內容
本發明的目的是為解決已有金屬基復合材料存在的熱錯配應力問題，提供一種含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，本發明具有復合材料中的熱錯配應力被有效地松弛，復合材料的抗拉強度和延伸率得以提高的特點。本發明由磁致伸縮陶瓷顆粒增強體、陶瓷相增強體和鋁基體三種成分按體積百分比制成，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的5～50％，鋁基體占三種成分總體積的50～95％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.1～50％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的50～99.9％。本發明的制作方法是首先將磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體在蒸餾水或乙醇中進行分散和混合，再利用模壓成型的方法制備混合陶瓷相增強體的預制件，然后利用積壓鑄造方法制備混合陶瓷相和鋁或鋁合金的復合材料即含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料。本發明具有以下優點(一)鑄態含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料具有較高的抗拉強度。(二)通過脈沖磁場熱處理后，復合材料的熱錯配應力得以松弛，復合材料的抗拉強度和延伸率得以提高。(三)通過脈沖磁場熱處理后，復合材料的塑性也有較大的提高。(四)提高了復合材料的尺寸穩定性和抗疲勞性能。


圖1為硼酸鋁晶須和NiFe2O4顆粒的總體積分數為25％，硼酸鋁晶須與NiFe2O4顆粒的體積分數比分別為2∶1、4∶1和8∶1的純鋁基復合材料的鑄態和磁場熱處理后的抗拉強度柱形圖，圖2為硼酸鋁晶須和NiFe2O4顆粒的總體積分數為25％，硼酸鋁晶須與NiFe2O4顆粒的體積分數比為2∶1的純鋁基復合材料的鑄態和磁場熱處理的延伸率比較曲線圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料由磁致伸縮陶瓷顆粒增強體、陶瓷相增強體和鋁基體三種成分按體積百分比制成，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的5～50％，鋁基體占三種成分總體積的50～95％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.1～50％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的50～99.9％。所述磁致伸縮陶瓷顆粒增強體為具有較高居里溫度的陶瓷顆粒Fe3O4和NiFe2O4中的一種或它們二種的混合物。陶瓷相增強體為短纖維、顆粒、晶須中的一種或它們幾種的混合物，其中短纖維為Al2O3、SiC、B2O3、TiN中的一種或它們幾種的混合物，顆粒為Al2O3、SiC、Al18B4O33、Si3N4、AlN、B4C、TiC中的一種或它們幾種的混合物，晶須為SiC、AlN、9Al2O32B2O3(Al18B4O33)、Si3N4、2MgO B2O3(Mg2B3O5)中的一種或它們幾種的混合物。鋁基體為純鋁或鋁合金。本實施方式的制作方法是首先將磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體在蒸餾水或乙醇中進行分散和混合，再利用模壓成型的方法制備混合陶瓷相增強體的預制件，然后利用積壓鑄造方法制備混合陶瓷相和鋁或鋁合金的復合材料即含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料。
具體實施方式
二本實施方式的磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的6％，鋁基體占三種成分總體積的94％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.3％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的99.7％。
具體實施方式
三本實施方式的磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的49％，鋁基體占三種成分總體積的51％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的48.5％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的51.5％。
具體實施方式
四本實施方式的磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的25％，鋁基體占三種成分總體積的75％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的10％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的90％。
權利要求
1.一種含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，它由磁致伸縮陶瓷顆粒增強體、陶瓷相增強體和鋁基體三種成分按體積百分比制成，其特征在于磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的5～50％，鋁基體占三種成分總體積的50～95％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.1～50％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的50～99.9％。
2.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的6％，鋁基體占三種成分總體積的94％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.3％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的99.7％。
3.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的49％，鋁基體占三種成分總體積的51％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的48.5％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的51.5％。
4.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的25％，鋁基體占三種成分總體積的75％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的10％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的90％。
5.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于所述磁致伸縮陶瓷顆粒增強體為陶瓷顆粒Fe3O4和NiFe2O4中的一種或它們二種的混合物。
6.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于陶瓷相增強體為短纖維、顆粒、晶須中的一種或它們幾種的混合物。
7.根據權利要求6所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于短纖維為Al2O3、SiC、B2O3、TiN中的一種或它們幾種的混合物。
8.根據權利要求6所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于顆粒為Al2O3、SiC、Al18B4O33、Si3N4、AlN、B4C、TiC中的一種或它們幾種的混合物。
9.根據權利要求6所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于晶須為SiC、AlN、9Al2O32B2O3、Si3N4、2MgO B2O3中的一種或它們幾種的混合物。
10.根據權利要求1所述的含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，其特征在于鋁基體為純鋁或鋁合金。
全文摘要
含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料，它涉及一種鋁基復合材料的組合物。本發明的目的是為解決已有金屬基復合材料存在的熱錯配應力問題。本發明磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后的體積占三種成分總體積的5～50％，鋁基體占三種成分總體積的50～95％，磁致伸縮陶瓷顆粒增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的0.1～50％，陶瓷相增強體占磁致伸縮陶瓷顆粒增強體和陶瓷相增強體混合后總體積的50～99.9％。本發明的優點是鑄態含磁致伸縮陶瓷顆粒混合增強的鋁基復合材料具有較高的抗拉強度，通過脈沖磁場熱處理后，復合材料的熱錯配應力得以松弛，抗拉強度和延伸率得以提高，塑性也有較大的提高。
文檔編號C22C21/00GK1687472SQ20051000992
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月26日 優先權日2005年4月26日
發明者費維棟, 李剛 申請人:哈爾濱工業大學