专利名称：含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝基复合材料的组合物。
背景技术：
金属基复合材料具有高比刚度、高比强度、高模量和低热膨胀系数等优良的性能，展现出巨大的应用前景。目前一些复合材料已经在汽车、航空航天及普通工程领域内得以应用。但由于增强体多为陶瓷相，其与金属基体的热膨胀系数相差较大，势必在复合材料中产生热错配应力。因为基体的热膨胀系数较增强体的大，所以基体一般都受到拉应力。热错配应力极大降低了复合材料的拉伸强度、尺寸稳定性和疲劳性能。此热错配应力是内禀的，很难通过热处理的方式降低或消除。
发明内容
本发明的目的是为解决已有金属基复合材料存在的热错配应力问题，提供一种含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，本发明具有复合材料中的热错配应力被有效地松弛，复合材料的抗拉强度和延伸率得以提高的特点。本发明由磁致伸缩陶瓷颗粒增强体、陶瓷相增强体和铝基体三种成分按体积百分比制成，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的5～50％，铝基体占三种成分总体积的50～95％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.1～50％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的50～99.9％。本发明的制作方法是首先将磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体在蒸馏水或乙醇中进行分散和混合，再利用模压成型的方法制备混合陶瓷相增强体的预制件，然后利用积压铸造方法制备混合陶瓷相和铝或铝合金的复合材料即含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料。本发明具有以下优点(一)铸态含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料具有较高的抗拉强度。(二)通过脉冲磁场热处理后，复合材料的热错配应力得以松弛，复合材料的抗拉强度和延伸率得以提高。(三)通过脉冲磁场热处理后，复合材料的塑性也有较大的提高。(四)提高了复合材料的尺寸稳定性和抗疲劳性能。
图1为硼酸铝晶须和NiFe2O4颗粒的总体积分数为25％，硼酸铝晶须与NiFe2O4颗粒的体积分数比分别为2∶1、4∶1和8∶1的纯铝基复合材料的铸态和磁场热处理后的抗拉强度柱形图，图2为硼酸铝晶须和NiFe2O4颗粒的总体积分数为25％，硼酸铝晶须与NiFe2O4颗粒的体积分数比为2∶1的纯铝基复合材料的铸态和磁场热处理的延伸率比较曲线图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料由磁致伸缩陶瓷颗粒增强体、陶瓷相增强体和铝基体三种成分按体积百分比制成，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的5～50％，铝基体占三种成分总体积的50～95％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.1～50％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的50～99.9％。所述磁致伸缩陶瓷颗粒增强体为具有较高居里温度的陶瓷颗粒Fe3O4和NiFe2O4中的一种或它们二种的混合物。陶瓷相增强体为短纤维、颗粒、晶须中的一种或它们几种的混合物，其中短纤维为Al2O3、SiC、B2O3、TiN中的一种或它们几种的混合物，颗粒为Al2O3、SiC、Al18B4O33、Si3N4、AlN、B4C、TiC中的一种或它们几种的混合物，晶须为SiC、AlN、9Al2O32B2O3(Al18B4O33)、Si3N4、2MgO B2O3(Mg2B3O5)中的一种或它们几种的混合物。铝基体为纯铝或铝合金。本实施方式的制作方法是首先将磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体在蒸馏水或乙醇中进行分散和混合，再利用模压成型的方法制备混合陶瓷相增强体的预制件，然后利用积压铸造方法制备混合陶瓷相和铝或铝合金的复合材料即含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料。
具体实施方式
二本实施方式的磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的6％，铝基体占三种成分总体积的94％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.3％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的99.7％。
具体实施方式
三本实施方式的磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的49％，铝基体占三种成分总体积的51％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的48.5％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的51.5％。
具体实施方式
四本实施方式的磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的25％，铝基体占三种成分总体积的75％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的10％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的90％。
权利要求
1.一种含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，它由磁致伸缩陶瓷颗粒增强体、陶瓷相增强体和铝基体三种成分按体积百分比制成，其特征在于磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的5～50％，铝基体占三种成分总体积的50～95％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.1～50％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的50～99.9％。
2.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的6％，铝基体占三种成分总体积的94％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.3％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的99.7％。
3.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的49％，铝基体占三种成分总体积的51％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的48.5％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的51.5％。
4.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的25％，铝基体占三种成分总体积的75％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的10％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的90％。
5.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于所述磁致伸缩陶瓷颗粒增强体为陶瓷颗粒Fe3O4和NiFe2O4中的一种或它们二种的混合物。
6.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于陶瓷相增强体为短纤维、颗粒、晶须中的一种或它们几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于短纤维为Al2O3、SiC、B2O3、TiN中的一种或它们几种的混合物。
8.根据权利要求6所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于颗粒为Al2O3、SiC、Al18B4O33、Si3N4、AlN、B4C、TiC中的一种或它们几种的混合物。
9.根据权利要求6所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于晶须为SiC、AlN、9Al2O32B2O3、Si3N4、2MgO B2O3中的一种或它们几种的混合物。
10.根据权利要求1所述的含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，其特征在于铝基体为纯铝或铝合金。
全文摘要
含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料，它涉及一种铝基复合材料的组合物。本发明的目的是为解决已有金属基复合材料存在的热错配应力问题。本发明磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后的体积占三种成分总体积的5～50％，铝基体占三种成分总体积的50～95％，磁致伸缩陶瓷颗粒增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的0.1～50％，陶瓷相增强体占磁致伸缩陶瓷颗粒增强体和陶瓷相增强体混合后总体积的50～99.9％。本发明的优点是铸态含磁致伸缩陶瓷颗粒混合增强的铝基复合材料具有较高的抗拉强度，通过脉冲磁场热处理后，复合材料的热错配应力得以松弛，抗拉强度和延伸率得以提高，塑性也有较大的提高。
文档编号C22C21/00GK1687472SQ20051000992
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月26日 优先权日2005年4月26日
发明者费维栋, 李刚 申请人:哈尔滨工业大学