本發明涉及的是一種鋁基復合材料，本發明也涉及的是一種鋁基復合材料的制備方法，具體地說是一種非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術：

非晶玄武巖鱗片是一種用玄武巖礦石在高溫熔煉后經吹泡、冷卻、粉碎、篩選及碾磨等工藝步驟所制得的高性能鱗片，其主要成分為sio2，另含有不等量的al、mg、ca、na、k、ti和fe等元素的氧化物。非晶玄武巖鱗片力學性能遠優于玄武巖玻璃陶瓷，并且具有優越的耐高溫、耐燒蝕和熱穩定性能。目前非晶玄武巖鱗片主要應用于防腐涂料和水泥增強方面，在金屬基復合材料的研究中鮮見非晶玄武巖鱗片作為增強體的報道。目前，國內在非晶玄武巖鱗片增強金屬基復合材料方面的開發和應用是空白的，國外也僅有前蘇聯等少數國家在研究中。

目前只有玄武巖纖維增強鋁基復合材料的報道，非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料尚無文獻報道。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種力學性能優良的非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料。本發明的目的還在于提供一種能改善鋁合金的力學性能、生產成本低的非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的制備方法。

本發明的非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料由質量比為9:1非晶玄武巖鱗片和7xxx系al粉，加入分散劑，經機械球磨混料、在模具中經過低溫真空熱壓燒結制成。

所述分散劑為硬脂酸，分散劑的加入量為非晶玄武巖鱗片的1/10。

本發明的非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的制備方法包括：

步驟一、按照質量比為9:1的比例將非晶玄武巖鱗片和7xxx系al粉混合，再加入非晶玄武巖鱗片質量的1/10的分散劑得到混合粉體；

步驟二、將混合粉體進行球磨混料；

步驟三、將球磨混料后的物料放入模具進行真空熱壓燒結。

所述真空熱壓燒結過程包括：

(1)抽真空，氣壓降至0.03pa以下，開始加熱；

(2)由室溫升溫至440℃，時間為60min，保溫30min；

(3)從440℃升溫至575℃，時間為20min，保溫30min；

(4)從575℃降溫至400℃,時間為30min；之后隨爐冷卻。

步驟(2)至步驟(4)的過程中保持單位面積壓力17mpa。

所述球磨混料的球料比為1:2，轉速為300轉/min，球磨時間為8小時。

本發明旨在探究非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的制備工藝，觀察復合材料的微觀結構，為非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的應用提供參考。

本發明采用商業7xxx系al粉和商業非晶玄武巖鱗片，在真空熱壓條件下進行固-固反應生成非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料。該制備技術所采用的商業7xxx系al粉和商業非晶玄武巖鱗片，來源廣泛，有效地降低了生產成本；真空熱壓過程的最高溫度只有575℃，低溫且工藝簡單，大大提高了生產效率，易于大規模推廣應用和進行產業化；最高溫度575℃保溫30min，7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片充分混合并反應，其中非晶玄武巖鱗片為增強相，7xxx系al粉為基體，在7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的界面處有反應層。本發明的優點是制備出一種新型復合材料——非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料，并且該復合材料力學性能能優異、成本低、操作簡單、生產效率高、適合于工業化生產等。

附圖說明

圖1是非晶玄武巖鱗片的掃描電子顯微照片；

圖2是非晶玄武巖鱗片的xrd分析結果；

圖3是非晶玄武巖鱗片與7xxx系al粉混合后的掃描電子照片；

圖4是制備所得塊狀非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的光學顯微鏡照片，可以看到沒有任何缺陷；

圖5是制備所得塊狀非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的xrd分析結果，由于顆粒是非晶體所以xrd不能得到玄武巖的分析結果；

圖6是非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的掃描電子顯微照片；

圖7是非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的線掃描電子顯微照片；

圖8是非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的能譜線掃描譜線。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現通過具體的實施例對本發明的技術方案做詳細描述，實施例是用于說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明的構思前提下對本發明所做的簡單改進，都屬于本發明要求保護的范圍。

本發明提出一種非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料的制備方法包括：

步驟a：7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的稱取。分別準確稱取1000目商業7xxx系al粉216g、24g非晶玄武巖鱗片和2.4g分散劑(硬脂酸)，放入坩堝中。

步驟b：7xxx系al粉和非晶玄武巖鱗片的混合。將7xxx系al粉、非晶玄武巖鱗片和分散劑混合后放入行星式球磨機中進行球磨，球料比為1:2，轉速為300轉/min，球磨時間為8小時。球磨的目的是為了讓原料混合的更均勻，無團簇現象，而不會對al粉和非晶玄武巖鱗片的粒徑產生過大影響。

步驟c：放入真空爐中冷壓成型。在模具內噴涂脫模劑，防止試樣與模具粘接，再將混合后的原料放入模具中。放入真空爐中，在不抽真空的情況下先冷壓成型，防止在抽真空的過程中由于氣流的原因導致原料的外漏，單位面積壓力為17mpa。

步驟d：抽真空，熱壓燒結。在真空度降至0.03pa以下時，按最佳工藝進行燒結。

所述最佳的工藝參數為：

由室溫升溫至440℃，時間為60min，保溫30min；從440℃升溫至575℃，時間為20min，保溫30min；從575℃降溫至400℃,時間為30min；之后隨爐冷卻。整個過程保持單位面積壓力17mpa。

技術特征：

技術總結
本發明提供的是一種所述的非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料及制備方法。步驟一、按照質量比為9:1的比例將非晶玄武巖鱗片和7xxx系Al粉混合，再加入非晶玄武巖鱗片質量的1/10的分散劑得到混合粉體；步驟二、將混合粉體進行球磨混料；步驟三、將球磨混料后的物料放入模具進行真空熱壓燒結，制備出塊狀非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料。本發明的優點是制備出一種新型復合材料——非晶玄武巖鱗片增強鋁基復合材料，并且該復合材料力學性能能優異、成本低、操作簡單、生產效率高、適合于工業化生產等。

技術研發人員：姜風春;盧路;果春煥
受保護的技術使用者：哈爾濱工程大學
技術研發日：2017.02.17
技術公布日：2017.07.07