1.本發(fā)明涉及有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋁基復(fù)合材料及其加工方法。

背景技術(shù)：

2.鋁合金由于具有輕質(zhì)、中等強(qiáng)度以及良好的表面處理效果(如陽極氧化)，因而被廣泛用于交通運(yùn)輸、航空航天及消費(fèi)性電子等領(lǐng)域。如6063鋁合金的典型屈服強(qiáng)度為230mpa，可用于建筑門窗料或者汽車內(nèi)飾件；6061鋁合金的典型屈服強(qiáng)度為290mpa，可用于對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有要求的部件；而更高強(qiáng)度的6系鋁合金如6013/6056鋁合金，則可用于航空航天等領(lǐng)域的高強(qiáng)部件；此外7系鋁合金的強(qiáng)度比6系鋁合金的強(qiáng)度更高，主要用于航空航天領(lǐng)域。6系及7系鋁合金相比鋼鐵更加輕質(zhì)，但前者的彈性模量比鋼鐵低。

3.從抵抗材料變形的角度考慮，需要提高材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度或者抗拉強(qiáng)度(最大均勻塑性)，而彈性模量的提升對(duì)提高材料抵抗外力變形的效果更明顯。對(duì)于屈服強(qiáng)度或者抗拉強(qiáng)度，通過各種強(qiáng)化機(jī)理，如晶粒細(xì)化、時(shí)效強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化等，都可以實(shí)現(xiàn)顯著提升，如專利cn110157962b公開了通過合金化的方式提高鋁材力學(xué)性能，以及專利cn104561860b揭示了通過淬火時(shí)效將鋁合金的抗拉強(qiáng)度提升至420mpa。而彈性模量則反映了材料原子間的結(jié)合能力，通過常規(guī)的方式并不能顯著提高。如6063鋁合金的彈性模量為69gpa，6061鋁合金的彈性模量為69gpa，7075鋁合金的彈性模量為72gpa，在將材料的合金化程度由～2wt％(6063/6061)提高至～10wt％(7075)的情況下，彈性模量只輕微地提升了4.3％，而且改變了材料的合金體系，由6系al-mg-si合金變?yōu)?系al-zn-mg-cu合金，由相對(duì)耐腐蝕合金變?yōu)椴荒透g合金；此外，這種通過提高合金化程度實(shí)現(xiàn)提高鋁合金強(qiáng)度的方式，也會(huì)降低材料的導(dǎo)熱性能，如6063鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)為210w/(m

·

k)，而6061鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)為170w/(m

·

k)，7075鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)甚至為130w/(m

·

k)。

4.在鋁合金的外部添加增強(qiáng)顆粒/粒子/纖維或者以自生成的方式加入上述物質(zhì)，可顯著提升材料的導(dǎo)熱性能、彈性模量以及強(qiáng)度性能。如專利cn109628801a中通過熔煉碳化硅氣凝膠(5～50wt％)與純鋁粉的預(yù)制塊制備鋁基復(fù)合材料，復(fù)合材料的強(qiáng)度性能獲得較大的提高，但導(dǎo)熱系數(shù)反而出現(xiàn)下降，此外該專利采用真空鑄造的方式獲得復(fù)合材料不適合批量生產(chǎn)，且復(fù)合材料在真空熔鑄過程中容易產(chǎn)生團(tuán)聚，造成性能的不均勻；專利cn109554588a、cn110408808a及cn103555982a等采用燒結(jié)法制備鋁基復(fù)合材料，只適用于制備較小的樣品，不可大規(guī)模量產(chǎn)；專利cn1318623c采用自生成法制備了tib顆粒復(fù)合的高mg的鋁合金材料，該材料存在復(fù)合顆粒均勻性問題，以及塑性低無法工程應(yīng)用等問題

5.因此，有必要提供一種新的鋁基復(fù)合材料及其加工方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)在提高鋁合金彈性模量和導(dǎo)熱性能的不足，提供一種高性能的鋁基復(fù)合材料及其加工方法。

7.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

8.一種鋁基復(fù)合材料，所述鋁基復(fù)合材料的鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.4～0.8％，si 0.9～1.5％，cu 0.6～1.5％，mn≤0.20％，cr≤0.10％，ti≤0.05％，fe≤0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)；還包括質(zhì)量百分比為0.1～7％的外部增強(qiáng)物，所述外部增強(qiáng)物為碳纖維、碳納米管、石墨烯、氣凝膠顆粒中的一種或多種。

9.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述外部增強(qiáng)物的尺寸小于1微米。

10.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述外部增強(qiáng)物的尺寸為0.1～1微米。

11.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述外部增強(qiáng)物的表面鍍有鎳元素或者銅元素。

12.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案：

13.一種鋁基復(fù)合材料的加工方法，包括以下步驟：

14.s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照材料成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；

15.s2：將干燥的外部增強(qiáng)物裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體；

16.s3：添加完外部增強(qiáng)物后，不斷攪拌熔體，再進(jìn)行澆鑄成型；

17.s4：對(duì)澆鑄成型形成的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理。

18.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟s2中，在熔體溫度為720～900℃時(shí)將外部增強(qiáng)物壓入熔體，并保持10～60min。

19.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟s3中，加入外部增強(qiáng)物并攪拌熔體后，在熔體溫度為700～800℃時(shí)進(jìn)行澆鑄，在澆鑄過程中，使用的冷卻水的溫度不超過25℃。

20.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟s4中，均質(zhì)處理采用530～575℃保溫8～30h后冷卻。

21.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟s4中，均質(zhì)處理后將材料加熱至530～560℃進(jìn)行擠壓處理，擠壓出口溫度不低于535℃。

22.作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟s4中，時(shí)效處理采用180～200℃保溫4～20h。

23.相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料及其加工方法的有益效果在于：

24.(1)通過合理選擇鋁基體的成分和配比，提高合金幾何變形必要位錯(cuò)的密度以及整體加工硬化能力，改善添加外部增強(qiáng)物后可能造成的應(yīng)變集中；

25.(2)使用特定的外部增強(qiáng)物，其內(nèi)部孔隙率高，具有質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕及熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，能夠有效保持合金基體密度，提高基體強(qiáng)度；

26.(3)本方案的外部增強(qiáng)物通過本方案的加工方法處理后，外部增強(qiáng)物的尺寸由微米級(jí)變成納米級(jí)，提高復(fù)合材料真的整體強(qiáng)度和力學(xué)性能；

27.(4)本方案通過選擇鋁基體成分、增強(qiáng)物種類及其添加工藝和后續(xù)變形工藝的組合，使得鋁基復(fù)合材料具有較好的性能，且有利于規(guī)模化量產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

28.圖1為本發(fā)明實(shí)施例4的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

29.下面將結(jié)合附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明示例性具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。如果存在若干具體實(shí)施方式，在不沖突的情況下，這些實(shí)施方式中的特征可以相互組合。當(dāng)描述涉及附圖時(shí)，除非另有說明，不同附圖中相同的數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性具體實(shí)施方式中所描述的內(nèi)容并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式；相反，它們僅是與本發(fā)明的權(quán)利要求書中所記載的、與本發(fā)明的一些方面相一致的裝置、產(chǎn)品和/或方法的例子。

30.在本發(fā)明中使用的術(shù)語是僅僅出于描述具體實(shí)施方式的目的，而非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”或“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。

31.應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的說明書以及權(quán)利要求書中所使用的，例如“第一”、“第二”以及類似的詞語，并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分特征的命名。同樣，“一個(gè)”或者“一”等類似詞語也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。除非另行指出，本發(fā)明中出現(xiàn)的“前”、“后”、“上”、“下”等類似詞語只是為了便于說明，而并非限于某一特定位置或者一種空間定向?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃圃~語是一種開放式的表述方式，意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面的元件及其等同物，這并不排除出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件還可以包含其他元件。本發(fā)明中如果出現(xiàn)“若干”，其含義是指兩個(gè)以及兩個(gè)以上。

32.本實(shí)施例揭示了一種鋁基復(fù)合材料及其加工方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金導(dǎo)熱及彈性模量的性能不足，顯著提升了鋁合金的性能，且適合規(guī)?；慨a(chǎn)

33.該鋁基復(fù)合材料的鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.4～0.8％，si 0.9～1.5％，cu 0.6～1.5％，mn≤0.20％，cr≤0.10％，ti≤0.05％，fe≤0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

34.上述鋁基體成分和配比選擇的優(yōu)勢(shì)在于：

35.首先，mg和si是6系鋁合金中的主要合金化元素，其含量越高，強(qiáng)化相mg2si的體積分?jǐn)?shù)越大，復(fù)合材料的強(qiáng)度就越高，但mg、si的含量過高會(huì)形成大量難溶過剩的mg2si，造成材料塑性下降、變形加工困難，同時(shí)更容易造成添加有增強(qiáng)顆粒的鋁材在變形加工過程中開裂；此外，在6系鋁材中，高mg合金相對(duì)于高si合金的擠壓變形抗力大，擠壓速度略慢，且更容易造成開裂，因此本發(fā)明中mg、si的成分中si的含量需要比mg的含量略高；高si合金還可以提高幾何變形必要位錯(cuò)的密度和加工硬化能力，促進(jìn)材料整體均勻變形。在這種情況下，若材料變形過程中，加入外部增強(qiáng)物處存在應(yīng)變集中，也會(huì)由于高si合金整體加工硬化能力的提升，將集中的應(yīng)變向材料其他處釋放變形。因此本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料中mg和si的質(zhì)量百分比含量分別控制在0.4～0.8％和0.9～1.5％。

36.其次，cu是6系鋁合金的主要添加元素，cu主要提供固溶強(qiáng)化、促進(jìn)納米尺度mg2si強(qiáng)化相形成以及提高加工硬化能力的作用。其對(duì)加工硬化能力的提升主要是因?yàn)閏u元素可提高位錯(cuò)核的強(qiáng)度，從而使得材料初始加工硬化能力的提升，這也有利于改善由于添加外部增強(qiáng)物后可能造成的應(yīng)變集中。因此本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料中cu的質(zhì)量百分比含量為0.6～1.5％，進(jìn)一步地，cu的質(zhì)量百分比含量為0.7～1.2％。

37.最后，mn、cr、ti和fe是鋁基復(fù)合材料中的微量元素，主要起到控制晶粒尺寸的作用，其質(zhì)量百分比含量分別控制在mn≤0.20％，cr≤0.10％，ti≤0.05％，fe≤0.15％即可。

38.在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料還包括質(zhì)量百分比含量為0.1～7％的外部增強(qiáng)物，其選自碳纖維、碳納米管、石墨烯、氣凝膠顆粒中的一種或者多種，且外部增強(qiáng)物的尺寸小于1微米，進(jìn)一步地，其尺寸為0.1～1微米。這些增強(qiáng)物顆粒在合金熔鑄過程中加入熔體，或者在鍍鎳或者銅元素之后再加入熔體。增強(qiáng)物顆粒鍍鎳或者銅元素是為了增加復(fù)合顆粒與熔體的浸潤(rùn)性，以及避免由于增強(qiáng)物密度過小而浮在熔體表面造成增強(qiáng)物顆粒失效。

39.本實(shí)施例還揭示了一種上述鋁基復(fù)合材料的加工方法，采用的是攪拌鑄造法，包括以下步驟：

40.s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照材料成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；

41.s2：將干燥的外部增強(qiáng)物裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體；

42.s3：添加完外部增強(qiáng)物后，不斷攪拌熔體，再進(jìn)行澆鑄成型；

43.s4：對(duì)澆鑄成型形成的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理。

44.步驟s2中，在熔體溫度為720～900℃時(shí)將外部增強(qiáng)物壓入熔體，并保持10～60min。在上述溫度下將外部增強(qiáng)物壓入熔體并保持上述時(shí)間是為了保證在鋁液有足夠流動(dòng)性的條件下，增強(qiáng)物能夠盡可能均勻彌散地分布在熔體中。

45.步驟s3中，加入外部增強(qiáng)物并攪拌熔體后，需要在熔體仍具有較高溫度及流動(dòng)性時(shí)，即在熔體溫度為700～800℃時(shí)，再進(jìn)行澆鑄，否則鑄棒將會(huì)出現(xiàn)各種鑄造缺陷，且不利于增強(qiáng)物顆粒在熔體中的均勻性分布；在澆鑄過程中，結(jié)晶器的冷卻水溫度需不超過25℃，這是為了保證已經(jīng)進(jìn)入結(jié)晶器的熔體可較快凝固，以避免外部增強(qiáng)物發(fā)生偏聚或者浮于結(jié)晶器中的熔體上方，而造成復(fù)合增強(qiáng)物的失效。

46.步驟s4中，對(duì)澆鑄成型后的鑄棒進(jìn)行后續(xù)處理，均質(zhì)處理采用530～575℃保溫8～30h后冷卻；將材料加熱至530～560℃進(jìn)行擠壓處理，擠壓出口溫度不低于535℃；失效處理采用180～200℃保溫4～20h。其中均質(zhì)過程控制保溫溫度和保溫時(shí)間，是為了盡可能地溶解結(jié)晶過程中形成的mg2si相，改善由于添加外部增強(qiáng)物后造成的材料變形能力惡化、變形開裂的缺陷；控制擠壓棒的加熱溫度，是因?yàn)樵谳^高溫度下，鋁合金的變形抗力小、塑性高，更不容易產(chǎn)生變形集中，有利于含增強(qiáng)物的鋁基復(fù)合材料均勻變形；控制擠壓材的出口溫度，則是為了保證材料具有較高的淬火空位濃度和過飽和溶質(zhì)濃度；對(duì)于時(shí)效處理過程中保溫溫度和保溫時(shí)間的把控，則是為了促進(jìn)強(qiáng)化相的析出以及在時(shí)效過程中消除加工應(yīng)力和增強(qiáng)物所帶來的應(yīng)力集中，避免材料在應(yīng)用過程中發(fā)生應(yīng)力集中的缺陷。

47.綜上，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料及其加工方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

48.(1)通過合理選擇鋁基體的成分和配比，提高合金幾何變形必要位錯(cuò)的密度以及整體加工硬化能力，改善添加外部增強(qiáng)物后可能造成的應(yīng)變集中；

49.(2)使用特定的外部增強(qiáng)物，其內(nèi)部孔隙率高，具有質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕及熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，能夠有效保持合金基體密度，提高基體強(qiáng)度；

50.(3)本方案的外部增強(qiáng)物通過本方案的加工方法處理后，外部增強(qiáng)物的尺寸由微米級(jí)變成納米級(jí)，提高復(fù)合材料真的整體強(qiáng)度和力學(xué)性能；

51.(4)本方案通過選擇鋁基體成分、增強(qiáng)物種類及其添加工藝和后續(xù)變形工藝的組合，使得鋁基復(fù)合材料具有較好的性能，且有利于規(guī)?；慨a(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

52.以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。

53.實(shí)施例1

54.一種鋁基復(fù)合材料，其鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.8％，si 0.9％，cu 1.5％，mn 0.20％，cr 0.10％，ti 0.05％，fe 0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)；外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.1％的碳纖維。

55.鋁基復(fù)合材料的加工方法為：

56.s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照上述成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；

57.s2：在熔體900℃時(shí)將干燥的碳纖維裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體，保持10min；

58.s3：添加完碳纖維后，不斷攪拌熔體，在熔體800℃時(shí)進(jìn)行澆鑄成型，澆鑄冷卻水溫20℃；

59.s4：對(duì)澆鑄成型的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理；其中均質(zhì)處理采用575℃保溫8h后冷卻，材料加熱至560℃進(jìn)行擠壓處理，出口溫度為535℃，時(shí)效處理采用180℃保溫20h。

60.實(shí)施例2

61.一種鋁基復(fù)合材料，其鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.4％，si 1.5％，cu 0.6％，mn 0.05％，cr 0.05％，ti 0.01％，fe 0.08％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)；外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.7％的碳纖維。

62.鋁基復(fù)合材料的加工方法為：

63.s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照上述成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；

64.s2：在熔體720℃時(shí)將干燥的碳纖維裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體，保持60min；

65.s3：添加完碳纖維后，不斷攪拌熔體，在熔體700℃時(shí)進(jìn)行澆鑄成型，澆鑄冷卻水溫25℃；

66.s4：對(duì)澆鑄成型的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理；其中均質(zhì)處理采用530℃保溫30h后冷卻，材料加熱至530℃進(jìn)行擠壓處理，出口溫度為538℃，時(shí)效處理采用200℃保溫4h。

67.實(shí)施例3

68.一種鋁基復(fù)合材料，其鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.6％，si 1.0％，cu 0.9％，mn 0.02％，cr 0.03％，ti 0.03％，fe 0.09％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)；外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.4％的碳纖維。

69.鋁基復(fù)合材料的加工方法為：

70.s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照上述成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；

71.s2：在熔體800℃時(shí)將干燥的碳纖維裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體，保持45min；

72.s3：添加完碳纖維后，不斷攪拌熔體，在熔體750℃時(shí)進(jìn)行澆鑄成型，澆鑄冷卻水溫

23℃；

73.s4：對(duì)澆鑄成型的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理；其中均質(zhì)處理采用560℃保溫20h后冷卻，材料加熱至550℃進(jìn)行擠壓處理，出口溫度為540℃，時(shí)效處理采用190℃保溫8h。

74.實(shí)施例4

75.鋁基體成分與實(shí)施例1相同，外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為5％的氣凝膠顆粒；復(fù)合材料的加工方法與實(shí)施例1相同。

76.實(shí)施例5

77.鋁基體成分與實(shí)施例1相同，外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.6％的石墨烯；復(fù)合材料的加工方法與實(shí)施例1相同。

78.實(shí)施例6

79.鋁基體成分與實(shí)施例1相同，外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.5％的鍍鎳石墨烯；復(fù)合材料的加工方法與實(shí)施例1相同。

80.實(shí)施例7

81.鋁基體成分與實(shí)施例1相同，外部增強(qiáng)物為質(zhì)量百分比含量為0.5％的鍍銅石墨烯；復(fù)合材料的加工方法與實(shí)施例1相同。

82.對(duì)比例1

83.鋁基體成分與實(shí)施例1相同，不添加外部增強(qiáng)物；復(fù)合材料的加工方法與實(shí)施例1相同。

84.對(duì)比例2

85.鋁基體成分及外部增強(qiáng)物種類和配比與實(shí)施例3相同，復(fù)合材料加工過程中澆鑄時(shí)冷卻水溫為40℃，其他加工方法與實(shí)施例3相同。

86.對(duì)上述實(shí)施例1～7、對(duì)比例1～2得到的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。

87.表1

[0088][0089]

其中，r

p0.2

為屈服強(qiáng)度，rm為抗拉強(qiáng)度，a為斷裂伸長(zhǎng)率，e為彈性模量，均采用常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)試，在此不做贅述。

[0090]

由表1可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁基復(fù)合材料的的性能，尤其是彈性模量和導(dǎo)熱系數(shù)，明顯優(yōu)于對(duì)比例，本發(fā)明通過控制鋁基復(fù)合材料的成分和加工方法，使得材料的性能得到較大提升，且適合于規(guī)?；慨a(chǎn)。

[0091]

具體地，由實(shí)施例1和實(shí)施例4～7可以看出，外部增強(qiáng)物為氣凝膠顆粒或石墨烯時(shí)的鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能優(yōu)于外部增強(qiáng)物為碳纖維的鋁基復(fù)合材料；由實(shí)施例5和實(shí)施例6～7可以看出，加入同樣外部增強(qiáng)物的鋁基復(fù)合材料，外部增強(qiáng)物鍍鎳或鍍銅后，鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能普遍提高，但彈性模量和導(dǎo)熱性能降低；由實(shí)施例1和對(duì)比例1可以看出，鋁基復(fù)合材料加入了外部增強(qiáng)物后，彈性模量和導(dǎo)熱性能得到提升；由實(shí)施例3和對(duì)比例2可以看出，澆鑄冷卻水溫不超過25℃得到的鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能均得到顯著提升。

[0092]

請(qǐng)參圖1所示，可以看出實(shí)施例4中彌散分布的sio2的形貌，正是由于材料中存在復(fù)合顆粒，即氣凝膠顆粒，從而使得材料的性能得到提升。

[0093]

以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，對(duì)本說明書的理解應(yīng)該以所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員為基礎(chǔ)，盡管本說明書參照上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種鋁基復(fù)合材料，其特征在于：所述鋁基復(fù)合材料的鋁基體包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：mg 0.4～0.8％，si 0.9～1.5％，cu 0.6～1.5％，mn≤0.20％，cr≤0.10％，ti≤0.05％，fe≤0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)；還包括質(zhì)量百分比為0.1～7％的外部增強(qiáng)物，所述外部增強(qiáng)物為碳纖維、碳納米管、石墨烯、氣凝膠顆粒中的一種或多種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基復(fù)合材料，其特征在于：所述外部增強(qiáng)物的尺寸小于1微米。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁基復(fù)合材料，其特征在于：所述外部增強(qiáng)物的尺寸為0.1～1微米。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁基復(fù)合材料，其特征在于：所述外部增強(qiáng)物的表面鍍有鎳元素或者銅元素。5.一種鋁基復(fù)合材料的加工方法，用于加工權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鋁基復(fù)合材料，其特征在于，包括以下步驟：s1：在鑄造爐內(nèi)加入按照材料成分配比的固體純鋁塊及中間合金，并加熱使其熔化，形成熔體；s2：將干燥的外部增強(qiáng)物裝入開有小孔的石墨鐘罩內(nèi)，并壓入熔體；s3：添加完外部增強(qiáng)物后，不斷攪拌熔體，再進(jìn)行澆鑄成型；s4：對(duì)澆鑄成型形成的鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基復(fù)合材料的加工方法，其特征在于：步驟s2中，在熔體溫度為720～900℃時(shí)將外部增強(qiáng)物壓入熔體，并保持10～60min。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基復(fù)合材料的加工方法，其特征在于：步驟s3中，加入外部增強(qiáng)物并攪拌熔體后，在熔體溫度為700～800℃時(shí)進(jìn)行澆鑄，在澆鑄過程中，使用的冷卻水的溫度不超過25℃。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基復(fù)合材料的加工方法，其特征在于：步驟s4中，均質(zhì)處理采用530～575℃保溫8～30h后冷卻。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基復(fù)合材料的加工方法，其特征在于：步驟s4中，均質(zhì)處理后將材料加熱至530～560℃進(jìn)行擠壓處理，擠壓出口溫度不低于535℃。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基復(fù)合材料的加工方法，其特征在于：步驟s4中，時(shí)效處理采用180～200℃保溫4～20h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明揭示了一種鋁基復(fù)合材料，包括按質(zhì)量百分比計(jì)的如下成分：Mg 0.4～0.8％，Si 0.9～1.5％，Cu 0.6～1.5％，Mn≤0.20％，Cr≤0.10％，Ti≤0.05％，F(xiàn)e≤0.15％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；還包括質(zhì)量百分比為0.1～7％的外部增強(qiáng)物，所述外部增強(qiáng)物為碳纖維、碳納米管、石墨烯、氣凝膠顆粒中的一種或多種。本發(fā)明還涉及該鋁基復(fù)合材料的加工方法為：將原料熔煉后，加入外部增強(qiáng)物，再進(jìn)行澆鑄成型，最后對(duì)鑄棒進(jìn)行均質(zhì)、擠壓及時(shí)效處理，得到高性能的鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明通過選擇鋁基體成分、增強(qiáng)物種類及其添加工藝和后續(xù)變形工藝的組合，使得鋁基復(fù)合材料具有較好的性能，且有利于規(guī)?；慨a(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。具有廣闊的應(yīng)用前景。具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：張鴻 鐘皓 楊達(dá)彬

受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東中色研達(dá)新材料科技股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.05.24

技術(shù)公布日：2022/8/22