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CN112339365A - 增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法 - Google Patents

增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法 Download PDF

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CN112339365A
CN112339365A CN202011283588.8A CN202011283588A CN112339365A CN 112339365 A CN112339365 A CN 112339365A CN 202011283588 A CN202011283588 A CN 202011283588A CN 112339365 A CN112339365 A CN 112339365A
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silicon carbide
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composite
reinforced
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林颖菲
冯晓伟
路建宁
王娟
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Meizhou Yueke New Materials And Green Manufacturing Research Institute
Institute Of Materials And Processing Guangdong Academy Of Sciences
Original Assignee
Meizhou Yueke New Materials And Green Manufacturing Research Institute
Institute Of Materials And Processing Guangdong Academy Of Sciences
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Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法。本发明提供一种增强金属基体的制备方法，包括：将碳化硅增强体与硅溶胶混合形成SiC浆料，而后将所述SiC浆料附着于金属本体的表面。该增强金属基体的制备方法操作简单，使得后续形成的金属复合体的层间界面结合高，不易脱落，屈服强度、抗拉强度等性能优异。

Description

增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法。
背景技术
SiC具有强度高、硬度高、抗氧化、热膨胀系数小、断裂韧性好和耐高温等一系列优点，而成为金属复合材料增强体的理想选择。金属复合材料指的是由两种或两种以上不同性能组元通过特殊制备加工方法复合而成的材料，通过设计可综合各组元特点而具有单一材料无法比拟的优异综合性能。因此，在金属复合材料中引入碳化硅增强体，有望使得金属复合材料获得更高的耐损伤容限能力和良好的强韧匹配，从而充分扩充其工程应用范围。
但是金属复合材料，特别是层状金属复合材料，其为多层结构复合，形成该层状金属复合材料的界面结合差、层间结构容易脱落、屈服强度、抗拉强度等性能较差。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供增强金属基体及其制备方法和金属复合体及其制备方法。该增强金属基体的制备方法操作简单，使得后续形成的金属复合体的层间界面结合高，不易脱落，且屈服强度和抗拉强度等性能优异。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种增强金属基体的制备方法，包括：将碳化硅增强体与硅溶胶混合形成SiC浆料，而后将所述SiC浆料附着于金属本体的表面。
在可选的实施方式中，形成所述SiC浆料包括：将所述碳化硅增强体与所述硅溶胶混合搅拌和超声；
优选地，超声的功率为200-400W，超声的时间为10-30min，搅拌的转速为200-700r/min，搅拌时间为2-4h；
优选地，所述碳化硅和所述硅溶胶的质量比为1:1-4；
优选地，所述硅溶胶为二氧化硅的固含量为20-40％的硅溶胶。
在可选的实施方式中，形成所述SiC浆料之前，对所述碳化硅增强体进行除杂；
优选地，所述除杂的步骤包括：将所述碳化硅增强体与酸溶液混合进行反应，而后过滤，接着对过滤得到的滤饼进行冲洗和干燥；
优选地，所述碳化硅增强体的形态为颗粒、晶须和纳米线中的至少一种；
优选地，所述颗粒的平均粒径为0.3-10微米，所述晶须的直径为0.1-1微米，长度为20-50微米，所述纳米线的直径为0.05-0.5微米，长度为50-100微米；
优选地，所述碳化硅增强体选自3C、2H、4H和6H中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述金属本体为铝金属本体，优选为铝金属箔材，优选为纯铝箔材或铝合金箔材；
优选地，所述金属本体的厚度为0.05-2毫米。
在可选的实施方式中，在所述SiC浆料附着于金属本体之前对所述金属本体进行预处理；
优选地，预处理的步骤包括：依次进行除油、除氧化膜和表面粗造化处理；
优选地，除油的步骤包括：将所述金属本体浸泡于有机溶剂中超声，而后干燥；
优选地，超声的功率为200-400W，超声的时间为10--30min；
优选地，除氧化膜的步骤包括：将除油后的所述金属本体与碱溶液混合浸泡，而后干燥；
优选地，与所述碱溶液混合的时间为2-10分钟，温度为50-60℃，碱溶液的质量浓度为8-10％；
优选地，表面粗造化处理的步骤包括：对除氧化膜后的所述金属本体进行打磨。
在可选的实施方式中，所述SiC浆料附着于金属本体的表面的方法包括：喷涂、滚和刷中的任意一种；
优选地，所述SiC浆料附着于金属本体采用的方法为空气喷涂；
优选地，空气喷涂压力为0.2-0.8MPa、喷涂距离为100-400mm，喷涂次数为2-10次。
第二方面，本发明提供一种增强金属基体，其通过前述实施方式任一项所述的增强金属基体的制备方法得到，所述增强金属基体的厚度为0.06-2.1毫米；SiC浆料形成的连接层的厚度为10-100微米。第三方面，本发明提供一种金属复合体，其包括至少2个前述实施方式提供的增强金属基体，每个所述增强金属基体依次连接，且SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置。
第四方面，本发明提供一种金属复合体的制备方法，包括：将增强金属基体依次层叠设置形成复合坯体，而后热轧；其中，所述坯体中SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置。
在可选的实施方式中，热轧的步骤包括：将所述复合坯体进行预热，而后进行轧制变形处理；
优选地，预热的温度为250-500℃；时间为10-30min；
优选地，轧制变形处理为多道次热轧；
优选地，每次热轧的温度为250～500℃，保温时间为10～30min，轧辊转速15～20r/min，热轧压下量为20％～50％；
优选地，轧制变形处理的变形范围是20-80％；
优选地，所述制备方法的步骤还包括：在轧制变形处理后依次进行矫直、切边和表面修磨；
优选地，在热轧之前，对所述复合坯体的端部进行固定；
优选地，在热轧之前，利用铆接固定所述复合坯体的端部。
本发明实施例具有以下有益效果：(1)硅溶胶能够均匀吸附碳化硅增强体，使得碳化硅增强体强有力的附着于金属本体上，有助于碳化硅增强体对金属本体性能的提升，也能提升后续热轧形成的金属复合体的性能，使得金属复合体内的各层不易脱落，且有优异的屈服强度以及抗拉强度等。
(2)硅溶胶具有一定的抗污能力，使得碳化硅增强体附着于金属本体时，能够避免环境中的微尘等杂质附着于金属本体表面，且硅溶胶还可以作为隔氧剂，避免在后续热轧过程中生产金属氧化物，例如氧化铝等。
(3)进一步地，硅溶胶在干燥后形成Si-O结合键，具有一定的粘结强度，可有效避免在后续热轧过程中发生层间滑动移位的可能。硅溶胶的成膜收缩体积较大，因此，SiC浆料中的硅溶胶在风干成膜后保留了一定的A1-Al结合区，有利于后续的热轧工艺，保证形成的金属复合体的性能。
(4)该增强金属基体的制备方法可实现多规格、多形态碳化硅增强体的可控引入，其中碳化硅增强体嵌入金属本体中，形成的SiC薄层为准连续结构，与金属本体的界面结合良好，继而使得增强金属基体通过热轧使得金属复合体的形状、结构，例如厚度易于控制。
(5)同时，本发明实施例提供的金属复合体的制备方法相比现有技术中层状的金属复合体的制备方法而言，减少了复合体坯体的制备流程，简化工艺流程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供金属复合体的制备工艺流程图；
图2为本发明实施例1提供金属复合体的微观组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例提供一种增强金属基体的制备方法，包括以下步骤：
S1、碳化硅增强体除杂；
将碳化硅增强体与酸溶液混合进行反应，使得碳化硅增强体中的金属铁，氧化铁，镁，铝等杂质与酸溶液进行反应，继而去除上述杂质，其中，采用的酸溶液可以是盐酸溶液也可是硫酸溶液，或者现有技术中其他能够与金属以及金属氧化物反应的酸溶液。采用酸溶液的质量浓度为8-12％。
具体地，将碳化硅增强体与酸溶液混合搅拌、静置浸泡，而后过滤，接着对过滤得到的滤饼进行冲洗和干燥；其中，搅拌的转速为200-500r/min，搅拌时间为10-30min，随后静置浸泡时间为1-3h，冲洗时间为1-2h，干燥时烘干温度为60-80℃，干燥时间为30min-2h。采用上述过程以及条件能够充分去除碳化硅增强体内含有的杂质，使得过滤，提升后续形成SiC浆料的碳化硅增强体的纯度，继而提升SiC浆料的性能，最终提升金属复合体的性能。
其次，碳化硅增强体的形态为颗粒、晶须和纳米线中的至少一种；其中，所述颗粒的平均粒径为0.3-10微米，所述晶须的直径为0.1-1微米，长度为20-50微米，所述纳米线的直径为0.05-0.5微米，长度为50-100微米；具体地，碳化硅增强体选自3C、2H、4H和6H中的至少一种。
可以理解的是，若采用的碳化硅增强体的纯度满足要求或者其含有的杂质不会影响后续SiC浆料、增强金属基体以及金属复合体的性能，则可以不进行除杂操作。
S2、预处理金属本体；
对金属本体依次进行除油、除氧化膜和表面粗造化处理；继而提升金属本体与后续SiC浆料的结合效果，继而提升增强金属基体以及金属复合体的性能。
具体地，将金属本体浸泡于有机溶剂中超声，而后干燥；其中，超声的功率为200-400W，超声的时间为10-30min；采用的有机溶剂可以是丙酮、乙醇、甲醇等醇类溶剂或者其他有机溶剂。
而后将除油后的所述金属本体与碱溶液混合浸泡，继而去除金属本体表面的氧化膜，随后去离子水冲洗，洗去金属本体表面残留的碱以及反应后的氧化膜等物质，而后干燥；其中，与所述碱溶液混合的时间为2-10分钟，温度为50-60℃，碱溶液的质量浓度为8-10％；采用的碱溶液是可以形成碱性环境的物质与水混合形成的混合溶液，该物质可以选择氢氧化钠、氢氧化钾、钠、氧化钠以及过氧化钠等物质，去离子水冲洗时间为20min-1h。
接着，对除氧化膜后的所述金属本体进行打磨，具体，可以采用钢丝刷对金属本体进行打磨粗糙化处理，且该打磨形成的条纹的方向与后续轧制的方向垂直，继而使得后续形成的金属复合体的性能优异。
进一步地，金属本体为铝金属本体，优选为铝金属箔材，优选为纯铝箔材或铝合金箔材；所述金属本体的厚度为0.05-2毫米。限定金属本体的厚度能够保证后续金属复合体的形成，且保证金属复合体内各层增强金属基体、金属本体以及SiC浆料形成的连接层等不易脱落，继而保证金属复合体的性能。
需要说明的是，上述S1和S2并不是表示一个步骤顺序，可以先进行S2再进行S1，也可以同时进行S1和S2。
S3、制备SiC浆料；
将上述除杂后的碳化硅增强体与硅溶胶混合形成SiC浆料，本发明实施例采用硅溶胶不仅仅是因为其无毒、比表面积大以及吸附力强，继而可以使得碳化硅增强体与金属本体有良好的粘结作用，同时，硅溶胶内可以作为隔氧剂，避免在后续形成金属复合体时形成氧化膜，例如防止铝箔制成的增强金属基体热轧是形成Al2O3。同时，硅溶胶干燥后形成Si-O结合键，具有一定的粘结强度，可有效避免后续热轧过程中增强金属基体之间或者金属本体与SiC浆料形成连接层之间发生移位的可能。且硅溶胶的成膜收缩体积较大，因此，SiC浆料中的硅溶胶在风干成膜后保留了一定的A1-Al结合区，有利于增强金属基体的热轧复合。且硅溶胶均匀吸附SiC，对碳化硅增强体起到一定的分散作用；硅溶胶还具有一定的抗污染能力，在SiC浆料附着于金属本体时可有效避免环境中微尘等杂质覆于金属本体表面。
具体地，将所述碳化硅增强体与所述硅溶胶混合搅拌和超声；其中，超声的功率为200-400W，超声的时间为10-30min，搅拌的转速为200-700r/min，搅拌时间为2～4h；采用上述条件能够保证SiC浆料中各个物质的混合均匀，继而有利于硅溶胶分散碳化硅增强体，有利于碳化硅增强体与金属本体作用。
碳化硅和所述硅溶胶的质量比为1:1-4；硅溶胶为二氧化硅的固含量为20-40％的硅溶胶，采用上述含量的硅溶胶以及上述比例制备SiC浆料，能够有利于提升增强金属基体的性能，继而提升金属复合体的性能。
S4、SiC浆料附着于金属本体的表面；
而后将所述SiC浆料附着于金属本体的表面，具体地，采用空气喷涂使得SiC浆料附着于金属本体，其中，空气喷涂压力为0.2-0.8MPa、喷涂距离为100-400mm，喷涂次数为2～10次。将SiC浆料附着于金属本体的表面后干燥，继而在金属本体上形成了连接层。除了采用上述喷涂，还可以采用滚和刷等方式使得上述SiC浆料附着于金属本体的表面。
本发明实施例还提供一种增强金属基体，其通过上述制备方制备得到，所述增强金属基体的厚度为0.06-2.1毫米；SiC浆料形成的连接层的厚度为10-100微米。
需要说明的是，此时增强金属基体以及连接层的厚度均为未进行轧制，即喷涂SiC浆料后，干燥后的连接层以及增强金属基体的厚度。在后续制备金属复合体时，需要轧制，轧制时连接层以及增强金属基体的厚度都会降低，一般轧制后连接层的厚度为5-40微米，增强金属基体的厚度为0.03-1毫米。
本发明实施例还提供一种金属复合体，其包括至少2个上述增强金属基体，每个所述增强金属基体依次连接，且SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置。即相邻两个增强金属基体的连接方式为其中一个增强金属基体的连接层与另一个增强金属基体的金属本体连接。且金属复合体中SiC的含量为2-10％。
本发明实施例还提供一种金属复合体的制备方法，包括：
将增强金属基体依次层叠设置形成复合坯体，其中，所述复合坯体中SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置。而后对复合坯体的端部进行固定，继而防止后续热轧过程中，层叠设置的增强金属基体发生移动，继而保证形成的金属复合体的性能。
对复合坯体的端部进行固定可以采用铆接进行固定，也可以采用现有技术中其他公开的固定方式。
接着，进行热轧；具体地，热轧的步骤包括：将所述复合坯体进行预热，而后进行轧制变形处理；且轧制变形处理为多道次热轧；其中，预热的温度为250-500℃；时间为10-30min；每次热轧的温度为250-500℃，保温时间为10-30min，轧辊转速15-0r/min，热轧压下量为20％-50％；轧制变形处理的变形范围是20-80％。采用上述条件进行热轧能够保证每个或每层增强金属基体能够良好的作用，继而保证形成金属复合体各层之间(各个增强金属基体之间，增强金属基体内金属本体和连接层之间)不易脱落，保证金属复合体有良好的性能。
在轧制变形处理后依次进行矫直、切边和表面修磨，而后获得该金属复合体。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种金属复合体的制备方法，步骤包括：
一、碳化硅增强体除杂：
将碳化硅增强体置于硫酸洗液中，通过搅拌、浸泡，随后去离子水冲洗与烘干，去除SiC中的金属铁，氧化铁，镁，铝等杂质，完成碳化硅增强体除杂；
所述碳化硅增强体形态为颗粒，颗粒平均粒径为5微米，碳化硅增强体材质为3C-SiC颗粒。碳化硅增强体除杂的硫酸洗液的质量浓度为12％；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；酸洗浸泡时间为2h；去离子水冲洗时间为1h，冲洗后烘干温度为80℃，烘干时间为30min。
二、SiC浆料制备：
将步骤一中除杂处理后的碳化硅增强体和硅溶胶混合得到混合浆料，对混合浆料进行超声分散和搅拌均匀化，得到SiC浆料。
所述SiC浆料中碳化硅增强体和硅溶胶质量比为1:3；所述硅溶胶为固含量30％的SiO2硅溶胶；所述进行超声分散时的超声波功率为400W，超声分散时间为10min；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3h。
三、铝箔表面处理：
将铝金属箔材置于无水乙醇中进行超声浸泡，去除油污，然后自然干燥，随后置于氢氧化钠碱洗液中，保温55℃浸泡2min，去除铝箔材表面杂质与自然氧化膜，随后去离子水冲洗与自然风干，随后采用钢丝刷对清洗除杂的铝箔材进行打磨粗糙化处理，形成的打磨条纹方向垂直于后续热轧的轧向，获得洁净、粗糙的待复合表面。
所述铝金属箔材为纯铝，箔材厚度为0.5毫米；超声波功率为300W，超声浸泡时间为20min；氢氧化钠碱洗液浓度为10％；去离子水冲洗时间为30min。
四、浆料涂覆：
采用空气喷涂方式将SiC浆料涂覆于铝金属箔材待复合表面；所述空气喷涂压力为0.5MPa、喷涂距离为300mm，喷涂次数为4次。
五、组合层叠：
将涂覆SiC浆料的铝金属箔材层叠放置，共8层，得到复合坯体，用铝铆钉对复合坯体的端部两侧进行铆接固定，获得组合层状预轧坯体。
六、热轧复合：
将所述的组合层状预轧坯体放入马弗炉中预加热15min，加热温度为350℃，采用双辊轧机进行轧制变形处理，变形范围是50％，随后进行矫直、切边和表面修磨，获得金属复合体即铝基层状热轧复合材料。
所述热轧复合的轧制变形处理为三道次热轧，每次热轧加热温度为350℃，保温时间为15min，轧辊转速为15r/min，第一道次和第二道次热轧压下量为25％，第三道次热轧压下量为20％。
本实施例中制备得到的铝基层状复合材料，经检测，密度为2.73g/cm3，碳化硅增强体含量为4％，屈服强度为130MPa，抗拉强度为170MPa，断后延伸率为25％，弯曲试验后无断裂，也无层间脱粘或剥离现象。图2为实施例1制备的铝基层状复合材料微观组织图片，图中2中A为铝金属层，B为碳化硅增强体的连接层，可看到连接层与铝金属层交替排列，为层状结构。且轧制前连接层的厚度为25微米，轧制前增强基体的厚度为0.525毫米，轧制后连接层的厚度为10-15微米，轧制后增强金属基体的厚度为160-200微米，金属复合体的厚度为2毫米。
实施例2
本实施例提供一种金属复合体的制备方法，步骤包括：
一、碳化硅增强体除杂：
将碳化硅增强体置于硫酸洗液中，通过搅拌、浸泡，随后去离子水冲洗与烘干。其中，所述碳化硅增强体形态为晶须，直径为0.1～1微米，长度为20～50微米，碳化硅增强体材质为3C和2H的SiC晶须组合。硫酸洗液浓度为10％；酸洗搅拌速度为300r/min，搅拌时间为30min；酸洗浸泡时间为1.5h；去离子水冲洗时间为0.5h，冲洗后烘干温度为70℃，烘干时间为1h。
二、SiC浆料制备：
将步骤一中除杂处理后的碳化硅增强体和硅溶胶混合得到混合浆料，对混合浆料进行超声分散和搅拌均匀化，得到SiC浆料。
所述SiC浆料中碳化硅增强体和硅溶胶质量比为1:2；所述硅溶胶为固含量40％的SiO2硅溶胶；超声分散时的超声波功率为300W，超声分散时间为20min；搅拌均匀化的搅拌速度为500r/min，搅拌时间为2h。
三、铝箔表面处理：
将铝金属箔材置于无水乙醇中进行超声浸泡，然后自然干燥，随后置于氢氧化钠碱洗液中，保温60℃浸泡2min，随后去离子水冲洗与自然风干，随后采用钢丝刷对清洗除杂的铝箔材进行打磨粗糙化处理，形成的打磨条纹方向垂直于轧向，获得洁净、粗糙的待复合表面。
所述铝金属箔材为纯铝，箔材厚度为0.5mm；超声浸泡的超声波功率为400W，超声浸泡时间为10min；氢氧化钠碱洗液的质量浓度为8％；去离子水冲洗时间为1h。
四、浆料涂覆：
采用空气喷涂方式将SiC浆料涂覆于铝金属箔材待复合表面；所述空气喷涂压力为0.8MPa、喷涂距离为400mm，喷涂次数为4次。
五、组合层叠：
将涂覆SiC浆料的铝金属箔材层叠放置，共10层，得到复合坯体，用铝铆钉对复合坯体的端部两侧进行铆接固定，获得组合层状预轧坯体。
六、热轧复合：
将所述组合层状预轧坯体放入马弗炉中预加热10min，加热温度为400℃，采用双辊轧机进行轧制变形处理，变形范围是60％，随后进行矫直、切边和表面修磨，获得铝基层状热轧复合材料即金属复合体。
所述热轧复合的轧制变形处理为三道次热轧，每次热轧加热温度为400℃，保温时间为10min，轧辊转速为20r/min，第一道次和第二道次热轧压下量为30％，第三道次热轧压下量为20％。
本实施例中制备得到的铝基层状复合材料，经检测，密度为2.74g/cm3，碳化硅增强体含量为8％，屈服强度为140MPa，抗拉强度为180MPa，断后延伸率为20％，弯曲试验后无断裂，也无层间脱粘或剥离现象。且轧制前连接层的厚度为30微米，轧制前增强基体的厚度为0.53毫米，轧制后连接层的厚度为10-15微米，轧制后的增强金属基体的厚度为130-160微米，金属复合体的厚度为1.6毫米。
实施例3
本实施例提供一种金属复合体的制备方法，步骤包括：
一、碳化硅增强体除杂：
将碳化硅增强体置于硫酸洗液中，通过搅拌、浸泡，随后去离子水冲洗与烘干；其中，所述碳化硅增强体形态为纳米线，直径为0.05～0.5微米，长度为50～100微米，碳化硅增强体材质为3C和2H的SiC纳米线组合。硫酸洗液的质量浓度为12％；搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30min；酸洗浸泡时间为1h；去离子水冲洗时间为1.5h，冲洗后烘干温度为60℃，烘干时间为2h。
二、SiC浆料制备：
将步骤一中除杂处理后的碳化硅增强体和硅溶胶混合得到混合浆料，对混合浆料进行超声分散和搅拌均匀化，得到SiC浆料。其中，SiC浆料中碳化硅增强体和硅溶胶质量比为1:4；所述硅溶胶为固含量20％的SiO2硅溶胶；所述进行超声分散时的超声波功率为400W，超声分散时间为20min；所述搅拌均匀化的搅拌速度为700r/min，搅拌时间为3h。
三、铝箔表面处理：
将铝金属箔材置于无水乙醇中进行超声浸泡，去除油污，然后自然干燥，随后置于氢氧化钠碱洗液中，保温60℃浸泡2min，去除铝箔材表面杂质与自然氧化膜，随后去离子水冲洗与自然风干，随后采用钢丝刷对清洗除杂的铝箔材进行打磨粗糙化处理，形成的打磨条纹方向垂直于轧向，获得洁净、粗糙的待复合表面。其中，所述铝金属箔材为6063铝合金，箔材厚度为0.5毫米；所述铝箔表面处理的铝金属箔材置于无水乙醇中进行超声浸泡的超声波功率为300W，超声浸泡时间为20min；所述铝金属箔材的氢氧化钠碱洗液浓度为10％；所述铝金属箔材的去离子水冲洗时间为40min。
四、浆料涂覆：
采用空气喷涂方式将SiC浆料涂覆于铝金属箔材待复合表面；所述空气喷涂压力为0.6MPa、喷涂距离为300mm，喷涂次数为8次；
五、组合层叠：
将涂覆SiC浆料的铝金属箔材层叠放置，共8层，得到复合坯体，用铝铆钉对所述层复合坯体的端部两侧进行铆接固定，获得组合层状预轧坯体。
六、热轧复合：
将组合层状预轧坯体放入马弗炉中预加热20min，加热温度为300℃，采用双辊轧机进行轧制变形处理，变形范围是50％，随后进行矫直、切边和表面修磨，获得铝基层状热轧复合材料。
所述热轧复合的轧制变形处理为三道次热轧，每次热轧加热温度为300℃，保温时间为10min，轧辊转速为20r/min，第一道次和第二道次热轧压下量为25％，第三道次热轧压下量为20％。
本实施例中制备得到的铝基层状复合材料，经检测，密度为2.74g/cm3，碳化硅增强体含量为5％，屈服强度为220MPa，抗拉强度为280MPa，断后延伸率为22％，弯曲试验后无断裂，也无层间脱粘或剥离现象。且轧制前连接层的厚度为50微米，轧制前增强基体的厚度为0.55毫米，轧制后连接层的厚度为20-30微米，轧制后的增强金属基体的厚度为160-200微米，金属复合体的厚度为2.1毫米。
对比例1:参照实施例1提供的金属复合体的制备方法制备金属复合体，区别在于将硅溶胶替换为热固性酚醛树脂，其他操作步骤以及条件均不变，轧制后金属复合体易发生层间剥离，层间无法结合。
对比例2：参照实施例1提供的金属复合体的制备方法制备金属复合体，区别在于将硅溶胶替换为热固性酚醛树脂和硅溶胶按1:1形成的混合物，其他操作步骤以及条件均不变，检测后该金属复合体密度为2.73g/cm3，碳化硅增强体含量为4％，屈服强度为70MPa，抗拉强度100MPa，断后延伸率为10％，弯曲试验后断裂，局部发生层间脱粘现象。
对比例3：参照实施例1提供的金属复合体的制备方法制备金属复合体，区别在于碳化硅和所述硅溶胶的质量比为1:10，其他操作步骤以及条件均不变，检测后该金属复合体密度为2.74g/cm3，碳化硅增强体含量为4％，屈服强度为90MPa，抗拉强度120MPa，断后延伸率为20％，弯曲试验后无断裂，也无层间脱粘或剥离现象，但综合力学性能偏低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强金属基体的制备方法，其特征在于，包括：将碳化硅增强体与硅溶胶混合形成SiC浆料，而后将所述SiC浆料附着于金属本体的表面。
2.根据权利要求1所述的增强金属基体的制备方法，其特征在于，形成所述SiC浆料包括：将所述碳化硅增强体与所述硅溶胶混合搅拌和超声；
优选地，超声的功率为200-400W，超声的时间为10-30min，搅拌的转速为200-700r/min，搅拌时间为2-4h；
优选地，所述碳化硅和所述硅溶胶的质量比为1:1-4；
优选地，所述硅溶胶为二氧化硅的固含量为20-40％的硅溶胶。
3.根据权利要求1所述的增强金属基体的制备方法，其特征在于，形成所述SiC浆料之前，对所述碳化硅增强体进行除杂；
优选地，所述除杂的步骤包括：将所述碳化硅增强体与酸溶液混合进行反应，而后过滤，接着对过滤得到的滤饼进行冲洗和干燥；
优选地，所述碳化硅增强体的形态为颗粒、晶须和纳米线中的至少一种；
优选地，所述颗粒的平均粒径为0.3-10微米，所述晶须的直径为0.1-1微米，长度为20-50微米，所述纳米线的直径为0.05-0.5微米，长度为50-100微米；
优选地，所述碳化硅增强体选自3C、2H、4H和6H中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的增强金属基体的制备方法，其特征在于，所述金属本体为铝金属本体，优选为铝金属箔材，优选为纯铝箔材或铝合金箔材；
优选地，所述金属本体的厚度为0.05-2毫米。
5.根据权利要求1-3任一项所述的增强金属基体的制备方法，其特征在于，在所述SiC浆料附着于金属本体之前对所述金属本体进行预处理；
优选地，预处理的步骤包括：依次进行除油、除氧化膜和表面粗造化处理；
优选地，除油的步骤包括：将所述金属本体浸泡于有机溶剂中超声，而后干燥；
优选地，超声的功率为200-400W，超声的时间为10-30min；
优选地，除氧化膜的步骤包括：将除油后的所述金属本体与碱溶液混合浸泡，而后干燥；
优选地，与所述碱溶液混合的时间为2-10分钟，温度为50-60℃，碱溶液的质量浓度为8-10％；
优选地，表面粗造化处理的步骤包括：对除氧化膜后的所述金属本体进行打磨。
6.根据权利要求1-3任一项所述的增强金属基体的制备方法，其特征在于，所述SiC浆料附着于金属本体的表面的方法包括：喷涂、滚和刷中的任意一种；
优选地，所述SiC浆料附着于金属本体采用的方法为空气喷涂；
优选地，空气喷涂压力为0.2-0.8MPa、喷涂距离为100-400毫米，喷涂次数为2-10次。
7.一种增强金属基体，其特征在于，其通过权利要求1-6任一项所述的增强金属基体的制备方法得到，
优选地，所述增强金属基体的厚度为0.06-2.1毫米；
优选地，SiC浆料形成的连接层的厚度为10-100微米。
8.一种金属复合体，其特征在于，其包括至少2个权利要求7所述的增强金属基体，每个所述增强金属基体依次连接，且SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置；
优选地，金属复合体中SiC的含量为2-10％。
9.一种金属复合体的制备方法，其特征在于，包括：将增强金属基体依次层叠设置形成复合坯体，而后热轧；其中，所述复合坯体中SiC浆料形成的连接层与金属本体间隔设置。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，热轧的步骤包括：将所述复合坯体进行预热，而后进行轧制变形处理；
优选地，预热的温度为250-500℃；时间为10-30min；
优选地，轧制变形处理为多道次热轧；
优选地，每次热轧的温度为250-500℃，保温时间为10-30min，轧辊转速15-20r/min，热轧压下量为20％-50％；
优选地，轧制变形处理的变形范围是20-80％；
优选地，所述制备方法的步骤还包括：在轧制变形处理后依次进行矫直、切边和表面修磨；
优选地，在热轧之前，对所述复合坯体的端部进行固定；
优选地，在热轧之前，利用铆接固定所述复合坯体的端部。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116871322A (zh) * 2023-09-08 2023-10-13 太原理工大学 基于多道次轧制成形的颗粒增强层状金属复合板制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506061A (en) * 1989-07-06 1996-04-09 Forskningscenter Riso Method for the preparation of metal matrix composite materials
CN104073675A (zh) * 2014-07-01 2014-10-01 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种铝基复合材料用碳化硅颗粒的预处理方法
CN110498684A (zh) * 2019-09-11 2019-11-26 湖南博诚新材料科技有限公司 一种碳化硅涂层的制备方法
CN111633037A (zh) * 2020-06-11 2020-09-08 武汉大学 一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506061A (en) * 1989-07-06 1996-04-09 Forskningscenter Riso Method for the preparation of metal matrix composite materials
CN104073675A (zh) * 2014-07-01 2014-10-01 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种铝基复合材料用碳化硅颗粒的预处理方法
CN110498684A (zh) * 2019-09-11 2019-11-26 湖南博诚新材料科技有限公司 一种碳化硅涂层的制备方法
CN111633037A (zh) * 2020-06-11 2020-09-08 武汉大学 一种纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116871322A (zh) * 2023-09-08 2023-10-13 太原理工大学 基于多道次轧制成形的颗粒增强层状金属复合板制备方法
CN116871322B (zh) * 2023-09-08 2024-02-27 太原理工大学 基于多道次轧制成形的颗粒增强层状金属复合板制备方法

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