专利名称：中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物及制备产品的方法
技术领域：
本发明涉及金属基复合材料，特别适用中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物及制备产品的方法。
背景技术：
在低体积分数铝碳化硅金属基复合材料中，碳化硅体积分数≤25％，复合材料可以用搅拌法制造。在高体积分数铝碳化硅金属基复合材料中，50％＜碳化硅体积分数≤75％，复合材料可以用浸渗法制造。但对于中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，26％＜碳化硅体积分数≤50％，目前国内外缺乏有效的液态方法进行制造，主要原因是难以制出中体积分数的碳化硅预制型。曾有人尝试在碳化硅粉中加入铝粉来调节体积分数，但由于铝粉在浸渗加热过程中严重氧化，因此制出的复合材料性能很差。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种碳化硅体积分数在26％～50％之间精确调控，强度高，刚度大，耐磨性好，密度小，成本低的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物。
本发明的另一目的是提供一种制备产品的方法。
实现发明目的技术方案是这样解决的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，其突出的进步在于按体积比由碳化硅粉26～50％，硅粉1～25％，铝镁合金48～50％组成，其碳化硅体积分数可以在26％和50％之间调整。
一种按权利要求1或2所述的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物制备产品的方法，按下述步骤进行
a、按配比要求准确称量碳化硅粉和硅粉，倒入球磨机中干混8小时；b、采用凝胶注模、热压铸、流延或干压法成型，经干燥和高温烧结后制出碳化硅/硅混杂预制型，烧结温度不超过1250℃；c、将铝镁合金熔化，在压力或无压下使合金液浸渗入混杂预制型中，凝固后形成中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，压力不大于30MPa，无压时需要氮气保护；d、依据图纸要求，复合材料无须加工或少量加工后即可投入使用。
本发明与现有技术相比，碳化硅体积分数可以在26％和50％之间任意调整，强度高，刚度大，耐磨性好，密度小，成本低。将等粒度的硅粉与碳化硅粉混杂，使这种单尺度颗粒的总体积分数保持为51％，提高了碳化硅体积分数的调控精度，增强了混杂预制型的综合性能；在高温下使硅粉溶入铝镁合金液中，改善了基体的连续性，提高了界面的性能；在合金液中加入少量金属镁元素，增强了碳化硅与合金液的界面结合强度，减少了材料中的孔隙，提高了材料的力学性能。采用本发明中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，可以代替铍、铝、钢等用于需要刚度好、热稳定性好、耐磨性高、密度小的场合。中体积分数铝碳化硅金属基复合材料具有强度高，刚度大，热膨胀系数与多种材料可以匹配，耐磨性好，密度小等特性，可以广泛用于航空航天、汽车、电子等行业。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明实施例1由碳化硅粉26～50％，硅粉1～25％，铝镁合金48～50％组成，其碳化硅体积分数可以在26％和50％之间调整。
碳化硅是一种绿色碳化硅。
对原材料的化学成分要求如下材料名称指标碳化硅粉 SiC≥97％硅粉 Si≥99.9％铝镁合金 Al≥97.0％，0.5％≥Mg≥3.0％粒度范围材料粒度范围碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm。
中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物制备产品的方法，按下述步骤进行a、按配比要求准确称量碳化硅粉和硅粉，倒入球磨机中干混8小时；b、采用凝胶注模、热压铸、流延或干压法成型，经干燥和高温烧结后制出碳化硅/硅混杂预制型，烧结温度不超过1250℃；c、将铝镁合金熔化，在压力或无压下使合金液浸渗入混杂预制型中，凝固后形成中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，压力不大于30MPa，无压时需要氮气保护；d、依据图纸要求，复合材料无须加工或少量加工后即可投入使用。
实施例2中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物，其特征在于按体积比由碳化硅粉30～40％，硅粉10～20％，铝镁合金49～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，产品制备方法同实施例1。
实施例3碳化硅粉26～28％，硅粉23～25％，铝镁合金49～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，其碳化硅体积分数可以在26％和28％之间调整，产品制备方法同实施例1。。
实施例4
碳化硅粉37～39％，硅粉12～14％，铝镁合金49～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，其碳化硅体积分数可以在37％和39％之间调整，产品制备方法同实施例1。
实施例5碳化硅粉48～50％，硅粉1～3％，铝镁合金49～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，其碳化硅体积分数可以在48％和50％之间调整，产品制备方法同实施例1。
权利要求
1.中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物，其特征在于按体积比由碳化硅粉26～50％，硅粉1～25％，铝镁合金48～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm。
2.根据权利要求1所述的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物，其特征在于按体积比由碳化硅粉30～40％，硅粉10～20％，铝镁合金49～50％组成，所述碳化硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm，所述硅粉的粒径范围为10μm≤D50≤100μm。
3.根据权利要求1所述的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物，其特征在于按体积比，其碳化硅体积分数可以在26％和50％之间调整。
4.一种按权利要求1或2所述的中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物制备产品的方法，按下述步骤进行a、按配比要求准确称量碳化硅粉和硅粉，倒入球磨机中干混8小时；b、采用凝胶注模、热压铸、流延或干压法成型，经干燥和高温烧结后制出碳化硅/硅混杂预制型，烧结温度不超过1250℃；c、将铝镁合金熔化，在压力或无压下使合金液浸渗入混杂预制型中，凝固后形成中体积分数铝碳化硅金属基复合材料，压力不大于30MPa，无压时需要氮气保护；d、依据图纸要求，复合材料无须加工或少量加工后即可投入使用。
全文摘要
本发明公开了中体积分数铝碳化硅金属基复合材料组合物及制备产品的方法，由碳化硅粉，硅粉，铝镁合金组成。碳化硅体积分数可以在26％和50％之间任意调整，成本低。将等粒度的硅粉与碳化硅粉混杂，使这种单尺度颗粒的总体积分数保持为51％，提高了碳化硅体积分数的调控精度，增强了混杂预制型的综合性能；提高了材料的力学性能。可以代替铍、铝、钢等用于需要刚度好、热稳定性好、耐磨性高、密度小的场合。中体积分数铝碳化硅金属基复合材料具有强度高，刚度大，热膨胀系数与多种材料可以匹配，耐磨性好，密度小等特性，可以广泛用于航空航天、汽车、电子等行业。
文档编号B22D23/04GK101089217SQ20071001829
公开日2007年12月19日 申请日期2007年7月19日 优先权日2007年7月19日
发明者于家康, 马俊立 申请人:西安明科微电子材料有限公司