申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2024-03-07

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117845093A

主分类号：C22C1/10

分类号：C22C1/10;C22C1/03;C22C23/00;C22C32/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：一种真空气压浸渗SiCAZ91复合材料的制备方法，属于镁基复合材料制备技术领域，解决现有的镁基复合材料制备方法单一、成本高、孔隙填充不完全的技术问题。解决方案为：首先，采用冷冻铸造的方法制备高孔隙率的层状多孔SiC预制体，之后在真空条件下浸渗2024Al合金，使预制体表层被铝覆盖，内部为真空状态；最后，在氩气的氛围中将被铝覆盖的预制体浸渗AZ91镁合金，使铝在镁合金中融化，并进行置换，预制体内部的真空环境使合金液更充分的填充至陶瓷片层和陶瓷骨架之间，达到了良好界面结合效果实现了复合材料强塑性协同提升。具有浸渗完整、生产成本低、简单高效适用于批量生产且可进行特定工件制备等优点。

主权项：1.一种真空气压浸渗SiCAZ91复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备多孔碳化硅陶瓷预制体，包括以下步骤：S1-1、将重量份为100份的碳化硅粉体、重量份为5-15份的烧结助剂、重量份为0.2-1份的分散剂和重量份为80-150份的去离子水放入刚玉球磨罐中，设置球磨机转速为100rpm~300rpm，通过球磨机球磨12h~16h，混合均匀后制得原料浆料；S1-2、将步骤S1-1制备的原料浆料在恒温水浴锅中加热到50℃~60℃，加入明胶作为粘结剂，明胶的添加量为步骤S1-1中碳化硅粉体重量的0.75%~5%，机械搅拌制得混合均匀的陶瓷浆料，搅拌速度为50rpm~300rpm；S1-3、向步骤S1-2制备的陶瓷浆料中加入1~2滴正丁醇溶液，然后放入真空箱中进行除气处理；S1-4、将步骤S1-3除气处理后的陶瓷浆料置于冷却模具中进行冷冻，冷冻温度为-15℃~-80℃，制得冷冻生坯；S1-5、将步骤S1-4制得的冷冻生坯放入真空冷冻干燥机中，设置真空冷冻干燥机内的真空度为10Pa~30Pa，冷冻干燥温度为-30℃~-50℃，冷冻干燥时间为12h~36h，冷冻生坯中的冰升华后制得冷冻干燥坯体；S1-6、将步骤S1-5制得的冷冻干燥坯体置于加热炉中进行烧结，制得多孔碳化硅陶瓷预制体；烧结工艺为：自室温起以1℃min~5℃min升温速率加热至200℃~600℃，保温时间为20min~1h，然后以5℃min~10℃min升温速率加热至800℃~1000℃，保温时间为1h~3h，随炉冷却至室温，制得多孔碳化硅陶瓷预制体；S2、真空气压浸渗2024铝合金，包括以下步骤：S2-1、将打磨好的2024铝合金原料放入坩埚中，并将步骤S1制备的多孔碳化硅陶瓷预制体固定在样品托盘上备用，然后封闭真空加热炉的炉盖；S2-2、对真空加热炉进行洗气：首先，抽出真空加热炉内的空气，直至真空加热炉内的压强为10Pa~30Pa；然后，向真空加热炉内通入氩气，直至真空加热炉内的压强为0.1MPa~0.5MPa；最后，真空加热炉保压20min~60min后再次抽出真空加热炉内的气体，重复上述步骤2~3次；S2-3、洗气后向真空加热炉内通入氩气至大气压强，以3℃min~8℃min的升温速率将真空加热炉加热至720℃~760℃，制得熔融状态的2024铝合金；然后，抽出真空加热炉内的氩气，直至真空加热炉内的压强为10Pa~30Pa；S2-4、控制固定有多孔碳化硅陶瓷预制体的样品托盘缓慢下降，使得多孔碳化硅陶瓷预制体浸没于熔融状态的2024铝合金金属液中；然后，再次向真空加热炉内通入氩气至大气压强，静置10min~15min，直至真空加热炉内温度自然冷却至600℃~650℃且真空加热炉温度稳定后，控制样品托盘缓慢上升，将浸渗后的预制体从熔融合金液中拎出；最后，真空加热炉自然冷却至室温后，制得SiC2024Al复合材料；S3、真空气压浸渗镁合金；具体包括：S3-1、将打磨好的AZ91镁合金原料放入坩埚中，并将步骤S2制备的SiC2024Al复合材料固定在样品托盘上备用，然后封闭真空加热炉的炉盖；S3-2、对真空加热炉进行洗气：首先，抽出真空加热炉内的空气，直至真空加热炉内的压强为10Pa~30Pa；然后，向真空加热炉内通入氩气，直至真空加热炉内的压强为0.1MPa~0.5MPa；最后，真空加热炉保压20min~60min后再次抽出真空加热炉内的气体，重复上述步骤2~3次；S3-3、洗气后向真空加热炉内通入氩气，直至真空加热炉内的压强为0.01MPa~0.1MPa，以1℃min~10℃min的升温速率将真空加热炉加热至720℃~760℃，制得熔融状态的AZ91镁合金金属液；S3-4、控制固定有SiC2024Al复合材料的样品托盘缓慢下降，使得SiC2024Al复合材料浸没于熔融状态的AZ91镁合金金属液中，控制样品托盘带动SiC2024Al复合材料在熔融状态的AZ91镁合金合金液中旋转，同时向真空加热炉内通入氩气保压，压力为1~2MPa，保压时间为0.5h~2h；S3-5、待真空加热炉的温度自然冷却至550℃~650℃且真空加热炉温度稳定后，控制样品托盘缓慢上升，浸渗后的复合材料从熔融合金液中拎出，真空加热炉自然冷却至室温后，制得SiCAZ91复合材料。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 太原理工大学 一种真空气压浸渗SiC/AZ91复合材料的制备方法

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