技术特征：
1.一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料，其特征在于，按照质量百分比由以下组分组成：铝粉85～98.9wt.％，硅粉1～13wt.％，cnts0.1～2wt.％，以上各组分的质量分数之和为100％；所述铝粉粒径为10～45μm，硅粉颗粒粒径为0.5～5μm，cnts的直径为50～150nm，长度为10～20μm。2.一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：步骤1、按照质量百分比称取以下组分：铝粉85～98.9wt.％，硅粉1～13wt.％，cnts0.1～2wt.％，以上各组分的质量分数之和为100％；所述铝粉粒径为10～45μm，硅粉颗粒粒径为0.5～5μm，cnts的直径为50～150nm，长度为10～20μm；步骤2、将铝粉与硅粉置于球磨罐中，加入硬脂酸，在惰性气体氛围下采用高能行星球磨进行预合金化和片化，得到al-si复合粉末，接着加入cnts与无水乙醇，在惰性气体氛围下采用短时行星球磨混合均匀，得到al-si-cnts复合粉末；步骤3、将al-si-cnts复合粉末装入石墨模具中预压排气后，采用放电等离子烧结炉烧结成型，得到al-si-cnts复合材料块体试样；步骤4、将al-si-cnts复合材料块体试样置于热处理炉中，在真空环境或惰性气体氛围下进行低温热处理；接着在惰性气体氛围下预热后进行二次变形加工，即得到硅元素调控的cnts增强铝基复合材料成品。3.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述高能行星球磨过程中惰性气体为氩气，充气时间为3～5min，净球磨时间为6～12h，球磨过程中每球磨10min间歇10min，球磨转速为200～400r/min，磨球为氧化锆，球料比为10～20:1。4.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述短时行星球磨过程中惰性气体为氩气，充气时间为3～5min，净球磨时间为2～6h，球磨过程中每球磨10min间歇10min，球磨转速为150～250r/min，磨球为氧化锆，球料比为5～10:1。5.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中烧结过程采用两步保温法，先在500～520℃下保温0.5～1h，随后升温至570～600℃，保温0.5～1h，烧结压力为30～40mpa。6.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述低温热处理步骤如下：先将al-si-cnts复合材料块体试样于500～570℃下保温2～10h，随后进行水淬，接着于100～200℃进行时效热处理10～30h。7.根据权利要求2所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述二次变形加工采用热挤压、热轧或拉拔工艺进行，预热温度为350～400℃。8.根据权利要求3所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述硬脂酸的添加量为铝粉质量的1～2wt.％。9.根据权利要求4所述的一种硅元素调控的cnts增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述无水乙醇的添加量为铝粉、硅粉与cnts总质量的1～5wt.％。
技术总结
本发明公开了一种硅元素调控的CNTs增强铝基复合材料，按照质量百分比由以下组分组成：铝粉85～98.9wt.％，硅粉1～13wt.％，CNTs0.1～2wt.％，以上各组分的质量分数之和为100％，所制备的复合材料微观组织整体呈均匀结构。本发明还公开了上述复合材料的制备方法，其具有成型温度低、制备可控性高的特点，采用短时分步球磨保证了增强相在铝基体中的分散均匀性，减小了对CNTs结构的破坏；采用低温快速成型与热处理工艺的结合，避免了不利界面反应的发生，促进了细小共晶硅的形成及其在Al-CNTs界面处的析出，实现了铝基复合材料微观组织与界面结构的精确调控。观组织与界面结构的精确调控。观组织与界面结构的精确调控。
技术研发人员：张鑫 李鑫 李树丰 李波 刘磊 李少龙 王军
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/3/6