本發(fā)明涉及一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法。

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，納米相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料以其優(yōu)異的強(qiáng)化效率，成為金屬基復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。目前，納米復(fù)合材料的主要增強(qiáng)體為零維納米材料(例如al2o3納米顆粒)，一維納米材料(例如碳納米管、sic納米線)，二維納米材料(例如石墨烯)。目前，納米鋁基復(fù)合材料的制備方法，主要集中于固態(tài)法(熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、攪拌摩擦焊)和液態(tài)法(擠壓鑄造法、攪拌鑄造、氣壓浸滲、無(wú)壓浸滲及噴射沉積等)。過(guò)去采用碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究很深入，但是碳納米管加入的含量較低，材料性能提升效果較低；另一方面碳納米管易于與鋁基體發(fā)生界面反應(yīng)，從而惡化了材料的性能。sic相是鋁基復(fù)合材料中的一種理想增強(qiáng)體，采用sic顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料的研究非常深入，并且已經(jīng)開(kāi)始了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。wenshuyang等人發(fā)現(xiàn)sic納米線具有比sic晶須和sic顆粒更高的增強(qiáng)效率。目前制備sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方面包括固態(tài)法和液態(tài)法。jintakosol等人采用熱壓燒結(jié)法制備了最高含量15vol.％的sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。wenshuyang和ronghuadong等人采用超聲波首先分散sic納米線漿料，采用壓力浸滲法制備了復(fù)合材料，材料致密度較高(>97％)，sic納米線與al基體界面結(jié)合良好且其彎曲強(qiáng)度超過(guò)了1000mpa，并具有良好的加工性能和一定的塑性。

wenshuyang和ronghuadong等人采用熱擠壓的方式對(duì)sic納米線增強(qiáng)6061鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)熱擠壓處理一方面提高了材料的致密度，另一方面使sic納米線定向排列，從而顯著提高了材料的力學(xué)性能。但是他們的熱擠壓溫度(520℃)是在基體合金固相線(582℃)以下進(jìn)行的。在固相線以下時(shí)，鋁基體雖然具有一定的流動(dòng)性，但是仍然是固相，這導(dǎo)致sic納米線在定向排列過(guò)程中仍受到周圍基體較大的約束，因此sic納米線發(fā)生了明顯的斷裂。sic納米線的強(qiáng)化效果與其長(zhǎng)徑比直接相關(guān)，因此sic納米線發(fā)生斷裂后顯著降低了sic納米線的增強(qiáng)效果。因此如何能實(shí)現(xiàn)sic納米線的低損傷定向排列是目前限制sic納米線增強(qiáng)鋁基體復(fù)合材料性能提升的一個(gè)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決采用常規(guī)熱擠壓處理使sic納米線定向排列過(guò)程中對(duì)sic納米線損傷嚴(yán)重的問(wèn)題，提出了一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法。

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

采用固態(tài)法或液態(tài)法制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為5.0％～35％，含鋁金屬為65％～95％，所述含鋁金屬為純鋁或鋁合金；

二、非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱：

將熱擠壓模具預(yù)熱0.5～6h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱0.5～6h至溫度為1.0tm～1.2tm，熱擠壓模具預(yù)熱的溫度低于非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱溫度的10℃～50℃；

所述tm為步驟一中鋁金屬基體的液相線溫度。預(yù)熱后，鋁金屬基體理論上應(yīng)完全熔化，但是由于sic納米線表面張力對(duì)鋁基體的約束，實(shí)際上在sic納米線與鋁金屬基體界面區(qū)附近的鋁基體并未熔化，而遠(yuǎn)離界面區(qū)的鋁金屬基體已熔化了。在這種狀態(tài)下，在外界剪切應(yīng)力作用下，遠(yuǎn)離界面區(qū)的鋁基體易于發(fā)生流變，從而使sic納米線在定向排列過(guò)程中承受較小的應(yīng)力，sic納米線損傷小，從而可以獲得高性能的sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

三、sic納米線低損傷定向排列處理：

將步驟二預(yù)熱的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到步驟二預(yù)熱的熱擠壓模具中，在熱擠壓的加壓速度為30mm/min～120mm/min、熱擠壓的變形比為8～65﹕1的條件下快速熱擠壓步驟二處理的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)。由于sic納米線的偏轉(zhuǎn)是在液體鋁中，無(wú)強(qiáng)的應(yīng)力約束，因此實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。

步驟一中所述sic納米線的純度大于85％，平均直徑為5～250nm，長(zhǎng)度為5～100μm；所述sic納米線為3c、2h、4h及6h中的一種或幾種的任意比組合。

步驟一中所述鋁合金為al-si合金、al-cu合金、al-mg合金、al-si-cu合金、al-si-mg合金、al-cu-mg合金、al-zn-cu合金、al-zn-mg-cu合金、al-be合金、al-li合金及al-si-cu-mg合金中的一種或其中幾種的任意比組合；

所述al-si合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％；al-cu合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-mg合金中mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-si-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-cu-mg合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-zn-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-be合金中be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～20％；al-li合金中l(wèi)i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～35％；al-si-cu-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％。

本發(fā)明具備以下有益效果：

1、本發(fā)明在液相線以上對(duì)sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓處理。在該溫度下，鋁基體理論上處于液態(tài)區(qū)，但是由于sic納米線表面張力的約束，實(shí)際上在sic納米線與鋁基體界面區(qū)附近的鋁基體并未熔化，而遠(yuǎn)離界面區(qū)的鋁基體已熔化了。在這種狀態(tài)下，在外界剪切應(yīng)力作用下，遠(yuǎn)離界面區(qū)的鋁基體易于發(fā)生流變，從而使sic納米線在定向排列過(guò)程中承受較小的應(yīng)力，sic納米線損傷小。

2、本發(fā)明制備定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能優(yōu)異，典型性能如為：彈性模量超過(guò)90gpa，彎曲強(qiáng)度超過(guò)1100mpa，屈服強(qiáng)度超過(guò)500mpa，抗拉強(qiáng)度超過(guò)680mpa，延伸率超過(guò)2.5％；

3、本發(fā)明提供了一種使sic納米線在鋁基復(fù)合材料中低損傷定向排列的方法，工藝方法簡(jiǎn)單、易操作、復(fù)合材料性能優(yōu)異，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)驗(yàn)一中在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)了sic納米線低損傷定向排列的照片；

圖2是實(shí)驗(yàn)二中在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)了sic納米線低損傷定向排列的照片；

圖3是實(shí)驗(yàn)三中在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)了sic納米線低損傷定向排列的照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

采用固態(tài)法或液態(tài)法制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為5.0％～35％，含鋁金屬為65％～95％，所述含鋁金屬為純鋁或鋁合金；

二、非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱：

將熱擠壓模具預(yù)熱0.5～6h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱0.5～6h至溫度為1.0tm～1.2tm，熱擠壓模具預(yù)熱的溫度低于非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱溫度的10℃～50℃；所述tm為步驟一中鋁金屬基體的液相線溫度。

三、sic納米線低損傷定向排列處理：

將步驟二預(yù)熱的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到步驟二預(yù)熱的熱擠壓模具中，在熱擠壓的加壓速度為30mm/min～120mm/min、熱擠壓的變形比為8～65﹕1的條件下快速熱擠壓步驟二處理的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中所述sic納米線的純度大于85％，平均直徑為5～250nm，長(zhǎng)度為5～100μm；所述sic納米線為3c、2h、4h及6h中的一種或幾種的任意比組合。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同的是步驟一中所述鋁合金為al-si合金、al-cu合金、al-mg合金、al-si-cu合金、al-si-mg合金、al-cu-mg合金、al-zn-cu合金、al-zn-mg-cu合金、al-be合金、al-li合金及al-si-cu-mg合金中的一種或其中幾種的任意比組合；

所述al-si合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％；al-cu合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-mg合金中mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-si-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-cu-mg合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-zn-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-be合金中be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～20％；al-li合金中l(wèi)i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～35％；al-si-cu-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％。其它與具體實(shí)施方式一或二之一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟一中非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為6.0％～30％，含鋁金屬為70％～90％。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟一中非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為8.0％～28％，含鋁金屬為75％～85％。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟一中非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為10％～25％，含鋁金屬為78％。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟一中非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為20％，含鋁金屬為80％。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是步驟二中將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱3h至溫度為1.1tm。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟二中在熱擠壓的加壓速度為50mm/min～100mm/min、熱擠壓的變形比為10～50﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是步驟二中在熱擠壓的加壓速度為80mm/min、熱擠壓的變形比為25﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

實(shí)驗(yàn)一：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、采用液態(tài)法制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)15％和85％分別稱取sic納米線和含鋁金屬，將sic納米線放入鋼模具中，在鋼模具中壓制成sic預(yù)制體，然后將sic預(yù)制體與鋼模具一起放入模具預(yù)熱爐中，在500℃預(yù)熱2h；將含鋁金屬在820℃熔化后保溫，倒入預(yù)熱后的鋼模具中；通過(guò)壓頭以25mpa壓力、5mm/min速度向下運(yùn)動(dòng)，使液態(tài)鋁浸滲到sic納米線的間隙中，并在25mpa壓力下保壓3min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為15％，含鋁金屬為85％，所述含鋁金屬為al-cu-mg合金(al-4.3cu-1.5mg)；

所述sic納米線的純度為93％，平均直徑為50nm，長(zhǎng)度為28μm；所述sic納米線為3c。

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱690℃預(yù)熱3h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為730℃預(yù)熱3h；

三、將步驟二預(yù)熱的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到步驟二預(yù)熱的熱擠壓模具中，在熱擠壓的加壓速度為45mm/min、熱擠壓的變形比為13﹕1的條件下快速熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)sic納米線在鋁基體中的低損傷定向排列。

從圖1中可以看出sic納米線定向排列良好，斷裂少。

本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.81g/cm³，彈性模量為105gpa，彎曲強(qiáng)度1354mpa，屈服強(qiáng)度512mpa，拉伸強(qiáng)度695mpa，延伸率3.2％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為28μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為27.1μm。

實(shí)驗(yàn)二：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、采用固態(tài)法制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)6％和94％分別稱取sic納米線和10μm含鋁金屬粉末，將sic納米線和含鋁金屬粉末倒入酒精溶液中，采用35khz超聲波分散3min，然后自然沉降后干燥，得到sic納米線和含鋁金屬粉末的混合粉末，將混合粉末倒入石墨模具中，上面放置石墨壓頭，整體放到真空熱壓爐內(nèi)，將真空抽至10^-3bar時(shí)，開(kāi)始加熱爐膛至500℃，保溫2h；通過(guò)壓頭向下運(yùn)動(dòng)施加壓力，最大壓力10mpa，保壓10min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

所述al-si合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％；所述sic納米線的純度為92％，平均直徑為100nm，長(zhǎng)度為10μm；所述sic納米線為2h。

二、非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱：

將熱擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為670℃，預(yù)熱時(shí)間為1h。將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱，預(yù)熱溫度為690℃，預(yù)熱時(shí)間為4h。

三、sic納米線低損傷定向排列處理：

將預(yù)熱后的非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料轉(zhuǎn)移放入預(yù)熱的模具中，在熱擠壓的加壓速度為35mm/min、熱擠壓的變形比為10﹕1的條件下快速熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)sic納米線在鋁基體中的低損傷定向排列。

本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.71g/cm³，彈性模量為106gpa，彎曲強(qiáng)度1350mpa，屈服強(qiáng)度510mpa，拉伸強(qiáng)度690mpa，延伸率3.1％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為10μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為9.8μm。

實(shí)驗(yàn)三：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)18％和82％分別稱取sic納米線和5μm含鋁金屬粉末，將sic納米線和含鋁金屬粉末倒入酒精溶液中，采用35khz超聲波分散10min，然后自然沉降后干燥，得到sic納米線和含鋁金屬粉末的混合粉末，將混合粉末倒入石墨模具中，上面放置石墨壓頭，整體放到真空熱壓爐內(nèi)，將真空抽至10^-3bar時(shí)，開(kāi)始加熱爐膛至540℃，保溫1.5h；通過(guò)壓頭向下運(yùn)動(dòng)施加壓力，最大壓力15mpa，保壓8min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為18％，含鋁金屬為82％，所述含鋁金屬為純鋁；

所述sic納米線的純度為88％，平均直徑為20nm，長(zhǎng)度為15μm；所述sic納米線為4h。

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱670℃預(yù)熱1h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為690℃預(yù)熱1h，然后在熱擠壓的加壓速度為40mm/min、熱擠壓的變形比為15﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.79g/cm³，彈性模量為104gpa，彎曲強(qiáng)度1350mpa，屈服強(qiáng)度510mpa，拉伸強(qiáng)度692mpa，延伸率3.0％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為15μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為14.2μm。

實(shí)驗(yàn)四：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)20％和80％分別稱取sic納米線和含鋁金屬，將sic納米線放入鋼模具中，在鋼模具中壓制成sic預(yù)制體，然后將sic預(yù)制體與鋼模具一起放入模具預(yù)熱爐中，在520℃預(yù)熱4h；將含鋁金屬在860℃熔化后保溫，倒入預(yù)熱后的鋼模具中；通過(guò)壓頭以35mpa壓力、4mm/min速度向下運(yùn)動(dòng)，使液態(tài)鋁浸滲到sic納米線的間隙中，并在35mpa壓力下保壓7min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為20％，含鋁金屬為80％。

所述sic納米線的純度大于85％，平均直徑為25nm，長(zhǎng)度為20μm；所述sic納米線為6h。

所述鋁合金為al-cu合金；al-cu合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％；

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱670℃預(yù)熱3h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為690℃預(yù)熱3h，然后在熱擠壓的加壓速度為50mm/min、熱擠壓的變形比為8﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。

本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.78g/cm³，彈性模量為116gpa，彎曲強(qiáng)度1351mpa，屈服強(qiáng)度508mpa，拉伸強(qiáng)度691mpa，延伸率2.9％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為20μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為19.1μm。

實(shí)驗(yàn)五：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)25％和75％分別稱取sic納米線和含鋁金屬，將sic納米線放入鋼模具中，在鋼模具中壓制成sic預(yù)制體，然后將sic預(yù)制體與鋼模具一起放入模具預(yù)熱爐中，在540℃預(yù)熱4h；將含鋁金屬在920℃熔化后保溫，倒入預(yù)熱后的鋼模具中；通過(guò)壓頭以33mpa壓力、3mm/min速度向下運(yùn)動(dòng)，使液態(tài)鋁浸滲到sic納米線的間隙中，并在33mpa壓力下保壓12min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為25％，含鋁金屬為75％，所述含鋁金屬為鋁合金；

所述sic納米線的純度為95％，平均直徑為70nm，長(zhǎng)度為30μm；所述sic納米線為50％3c與50％2h的組合。

所述鋁合金為al-si-cu合金；al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43％；

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱680℃預(yù)熱4h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為710℃預(yù)熱4h，然后在熱擠壓的加壓速度為60mm/min、熱擠壓的變形比為35﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.77g/cm³，彈性模量為122gpa，彎曲強(qiáng)度1349mpa，屈服強(qiáng)度508mpa，拉伸強(qiáng)度689mpa，延伸率2.9％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為30μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為28.8μm。

實(shí)驗(yàn)六：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)30％和70％分別稱取sic納米線和含鋁金屬，將sic納米線放入鋼模具中，在鋼模具中壓制成sic預(yù)制體，然后將sic預(yù)制體與鋼模具一起放入模具預(yù)熱爐中，在560℃預(yù)熱3h；將含鋁金屬在890℃熔化后保溫，倒入預(yù)熱后的鋼模具中；通過(guò)壓頭以48mpa壓力、3.3mm/min速度向下運(yùn)動(dòng)，使液態(tài)鋁浸滲到sic納米線的間隙中，并在48mpa壓力下保壓22min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為30％，含鋁金屬為70％，所述含鋁金屬為鋁合金；

所述鋁合金為al-si-mg合金；al-si-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％；

所述sic納米線的純度為87％，平均直徑為50nm，長(zhǎng)度為70μm；所述sic納米線為30％2h及70％4h的組合。

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱670℃預(yù)熱5.5h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為690℃預(yù)熱5.5h，然后在熱擠壓的加壓速度為80mm/min、熱擠壓的變形比為45﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.76g/cm³，彈性模量為132gpa，彎曲強(qiáng)度1347mpa，屈服強(qiáng)度508mpa，拉伸強(qiáng)度688mpa，延伸率2.8％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為70μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為65.5μm。

實(shí)驗(yàn)七：

一種在鋁基復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)sic納米線低損傷定向排列的方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、制備非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

按體積分?jǐn)?shù)33％和67％分別稱取sic納米線和25μm含鋁金屬粉末，將sic納米線和含鋁金屬粉末倒入酒精溶液中，采用35khz超聲波分散13min，然后自然沉降后干燥，得到sic納米線和含鋁金屬粉末的混合粉末，將混合粉末倒入石墨模具中，上面放置石墨壓頭，整體放到真空熱壓爐內(nèi)，將真空抽至10^-3bar時(shí)，開(kāi)始加熱爐膛至520℃，保溫2.5h；通過(guò)壓頭向下運(yùn)動(dòng)施加壓力，最大壓力17mpa，保壓9min，然后自然冷卻，制備得到非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中sic納米線的含量按體積分?jǐn)?shù)為33％，含鋁金屬為67％，所述含鋁金屬為鋁合金；

所述鋁合金為al-zn-mg-cu合金，al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％；

所述sic納米線的純度99％，平均直徑為100nm，長(zhǎng)度為90μm；所述sic納米線為10％3c、30％4h及60％6h的組合。

二、擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料：

將熱擠壓模具預(yù)熱670℃預(yù)熱6h，將非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料預(yù)熱至溫度為690℃預(yù)熱6h，然后在熱擠壓的加壓速度為100mm/min、熱擠壓的變形比為15﹕1的條件下熱擠壓非定向sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，使sic納米線在鋁液的流變剪切應(yīng)力下沿?cái)D壓方向偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)sic納米線沿?cái)D壓方向低損傷的定向排列。本實(shí)驗(yàn)得到的低損傷定向排列sic納米線增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.8g/cm³，彈性模量為122gpa，彎曲強(qiáng)度1350mpa，屈服強(qiáng)度511mpa，拉伸強(qiáng)度693mpa，延伸率3.1％。sic納米線原始平均長(zhǎng)度為90μm，擠壓后sic納米線平均長(zhǎng)度為83.3μm。