技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體的涉及一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
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金屬基復(fù)合材料(mmcs)自20世紀(jì)60年代問世以來就以其優(yōu)良的性能引發(fā)了人們的普遍關(guān)注。與其他材料相比，mmcs具有高比模量、高比強(qiáng)度、抗高溫蠕變性能好、耐磨性能好、耐熱性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、汽車、電子信息等諸多領(lǐng)域。金屬基復(fù)合材料大致上可以分為連續(xù)纖維增強(qiáng)(長纖維、金屬絲等)、非連續(xù)體增強(qiáng)(包括顆粒、短纖維和晶須等)和層疊復(fù)合三大類。金屬基體包括鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金、高溫合金以及金屬間化合物等。
在傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料中，連續(xù)增強(qiáng)體增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能優(yōu)良，但纖維類增強(qiáng)體價(jià)格昂貴、制備工藝較為復(fù)雜，且制備出的復(fù)合材料性能各向異性明顯，所以在實(shí)際應(yīng)用中收到了較大的限制；非連續(xù)增強(qiáng)體增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料則具有性能各向同性、增強(qiáng)體總類多、基體可選擇范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，且制備工藝相對(duì)簡單，可借助傳統(tǒng)金屬生產(chǎn)和加工工藝進(jìn)行制備及二次加工，所以受到了大量研究者的親睞。鋁基復(fù)合材料作為金屬基復(fù)合材料的一個(gè)重要分支，是目前發(fā)展較為迅速且成熟的。目前常見的鋁基復(fù)合材料增強(qiáng)體為碳纖維、晶須以及sic、al2o3等陶瓷顆粒，這些增強(qiáng)體通常在復(fù)合材料里占據(jù)較高的體積分?jǐn)?shù)，同時(shí)復(fù)合材料難以兼具優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能以及低密度等特點(diǎn)，所以需要研究新的增強(qiáng)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
鱗片石墨為天然顯晶質(zhì)石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑、可塑及耐酸堿等性能。鱗片石墨是一種層狀結(jié)構(gòu)的天然固體潤滑劑，資源豐富且價(jià)格便宜。
中國專利(cn201510025803.7)公開了一種雙層鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。其包括鈦鋁合金層、鋁硅合金層以及位于鈦鋁合金層與鋁硅合金層之間的過渡層。其制備方法為首先在高溫高壓下由鋁粉和鈦粉粉末燒結(jié)制成鈦鋁合金基體，然后在較低的溫度和較高的壓力下，再將預(yù)先混合好的鋁粉和硅粉，與易少杰成型的鈦鋁基材放置在模具內(nèi)進(jìn)行第二次燒結(jié)，得到雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料，其制備方法簡單，界面結(jié)合性能良好，可用作電子封裝材料。但是其耐磨性能較差，減震性能不好，強(qiáng)度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，該方法制得的復(fù)合材料耐磨性能好，減震性能優(yōu)異，強(qiáng)度大，抗沖擊性能好，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能佳，且制備方法簡單，對(duì)設(shè)備要求低。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)經(jīng)過預(yù)壓、真空除氣、真空熱壓，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)經(jīng)過預(yù)壓、真空除氣、真空熱壓，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅9-14wt.％，銅1-5wt.％，鎂0.5-2.5wt.％，錫0.1-1.5wt.％，余量為鋁。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述鱗片石墨改性的鋁硅合金坯中，鋁硅合金的重量百分比為30-65wt.％，鱗片石墨的重量百分比為35-70wt.％。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述霧化溫度為580-660℃，霧化后的粉末粒度為200-800目。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉450-580g/l，氧化鋅75-120g/l，酒石酸鉀鈉8-20g/l，三氯化鐵0.5-4g/l，硝酸鈉0.2-2g/l的混合溶液中，35-80℃下浸泡15-60s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉50-130g/l，氧化鋅15-65g/l，酒石酸鉀鈉10-35g/l，三氯化鐵1-4.5g/l，硝酸鈉0.5-2.5g/l的混合溶液中，35-80℃下浸泡15-60s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳15-65g/l，一水合次磷酸鈉14-56g/l，檸檬酸鈉14-60g/l，碳酸氫鈉2-12g/l，三乙醇胺15-65ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為35-70℃，鍍鎳時(shí)間為10-35min。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，預(yù)壓壓力為20-40mpa，保壓時(shí)間為0.5-2h，真空除氣為常溫下抽真空至(2-5)×10-2pa，真空熱壓為升溫同時(shí)抽真空，在80-130℃、150-200℃、400-450℃、500-600℃下分別保溫1-4h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?0-140mpa，單次壓下量為3-5mm，每次保壓時(shí)間為10-40min。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，預(yù)壓壓力為60-100mpa，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至400-450℃、600-650℃、700-900℃下分別保溫保壓1-3h，保溫結(jié)束后在700-900℃，80-90mpa的壓力下壓制。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為20-50wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為50-80wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為45-80wt.％，其余為鋁。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述真空熱壓燒結(jié)的壓力為100-120mpa，溫度為600-700℃，退火溫度為410-480℃，保溫時(shí)間為3-10h。
鱗片石墨的熱穩(wěn)定性好，其在金屬基體或合金基體中鋁溶解度很小，又不潤濕，兩者不能形成合金；而且，石墨和基體密度差別大，在熔煉過程中易于上浮，造成復(fù)合材料性能下降，本發(fā)明通過在鱗片石墨表面進(jìn)行鍍鎳處理，其有效提高了鱗片石墨與基體的潤濕性。
鋁硅合金的機(jī)械加工成型能力優(yōu)異，但是其熱膨脹系數(shù)的控制有一定的難度，鈦鋁合金具有優(yōu)異的綜合性能，但是其熱導(dǎo)率低，無法滿足熱管理材料應(yīng)用要求。本發(fā)明采用鋁硅合金和鋁鈦合金復(fù)合，并在其中間平鋪一層鋁粉，形成過渡層，制得的復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度大，力學(xué)性能優(yōu)異。
本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明采用鋁硅合金/鋁鈦合金復(fù)合層，制得的復(fù)合材料兼具鋁硅合金、鋁鈦合金的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械加工性能優(yōu)異，熱膨脹系數(shù)低、熱導(dǎo)率高；而且在制備的過程中在鋁硅合金坯、鋁鈦合金坯平鋪一層鋁粉，并通過真空熱壓、真空退火處理，有效解決了鋁硅合金、鋁鈦合金性能差別大，二者結(jié)合差的缺點(diǎn)，真空退火還可以有效去除鱗片石墨加入引起的應(yīng)力集中；
(2)本發(fā)明分別在鋁硅合金、鋁鈦合金中加入表面鍍鎳的鱗片石墨，并合理調(diào)節(jié)鱗片石墨的加入量，使得制得的材料導(dǎo)熱性能優(yōu)異，而且本發(fā)明合理調(diào)節(jié)工藝條件，通過化學(xué)鍍鎳工藝、氣霧化制粉與粉末冶金工藝相結(jié)合，制得的材料組織均勻，材料致密，耐磨、減震性能好。
具體實(shí)施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備在580℃下霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
其中，鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅9wt.％，銅1wt.％，鎂0.5wt.％，錫0.1wt.％，余量為鋁；混合粉末中，鋁硅合金的重量百分比為30wt.％，鱗片石墨的重量百分比為70wt.％；
鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉450g/l，氧化鋅75g/l，酒石酸鉀鈉8g/l，三氯化鐵0.5g/l，硝酸鈉0.2g/l的混合溶液中，35℃下浸泡60s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉50g/l，氧化鋅15g/l，酒石酸鉀鈉10g/l，三氯化鐵1g/l，硝酸鈉0.5g/l的混合溶液中，35℃下浸泡60s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳15g/l，一水合次磷酸鈉14g/l，檸檬酸鈉14g/l，碳酸氫鈉2g/l，三乙醇胺15ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為35℃，鍍鎳時(shí)間為35min；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)依次在20mpa下預(yù)壓2h、常溫下抽真空至2×10-2pa除氣、升溫同時(shí)抽真空，在80℃、150℃、400℃、500℃下分別保溫1h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?0mpa，單次壓下量為3mm，每次保壓時(shí)間為10min，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
其中，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為20wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為80wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為45wt.％，其余為鋁；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)在60mpa下預(yù)壓2h，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至400℃、600℃、700℃下分別保溫保壓1h，保溫結(jié)束后在700℃，80mpa的壓力下壓制，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料；其中，真空熱壓燒結(jié)的壓力為100mpa，溫度為600℃，退火溫度為410℃，保溫時(shí)間為3h。
實(shí)施例2
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備在660℃下霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
其中，鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅14wt.％，銅5wt.％，鎂2.5wt.％，錫1.5wt.％，余量為鋁；混合粉末中，鋁硅合金的重量百分比為65wt.％，鱗片石墨的重量百分比為70wt.％；
鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉580g/l，氧化鋅120g/l，酒石酸鉀鈉20g/l，三氯化鐵4g/l，硝酸鈉2g/l的混合溶液中，80℃下浸泡15s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉130g/l，氧化鋅65g/l，酒石酸鉀鈉35g/l，三氯化鐵4.5g/l，硝酸鈉2.5g/l的混合溶液中，80℃下浸泡15s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳65g/l，一水合次磷酸鈉56g/l，檸檬酸鈉60g/l，碳酸氫鈉12g/l，三乙醇胺65ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為70℃，鍍鎳時(shí)間為10min；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)依次在40mpa下預(yù)壓0.5h、常溫下抽真空至5×10-2pa除氣、升溫同時(shí)抽真空，在130℃、200℃、450℃、600℃下分別保溫4h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?40mpa，單次壓下量為5mm，每次保壓時(shí)間為40min，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
其中，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為50wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為50wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為80wt.％，其余為鋁；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)在100mpa下預(yù)壓1h，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至450℃、650℃、900℃下分別保溫保壓3h，保溫結(jié)束后在900℃，90mpa的壓力下壓制，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料；其中，真空熱壓燒結(jié)的壓力為120mpa，溫度為700℃，退火溫度為480℃，保溫時(shí)間為10h。
實(shí)施例3
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備在600℃下霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
其中，鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅11wt.％，銅2wt.％，鎂1wt.％，錫0.5wt.％，余量為鋁；混合粉末中，鋁硅合金的重量百分比為40wt.％，鱗片石墨的重量百分比為60wt.％；
鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉480g/l，氧化鋅85g/l，酒石酸鉀鈉10g/l，三氯化鐵1g/l，硝酸鈉0.5g/l的混合溶液中，50℃下浸泡20s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉70g/l，氧化鋅25g/l，酒石酸鉀鈉15g/l，三氯化鐵2g/l，硝酸鈉1g/l的混合溶液中，40℃下浸泡20s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳20g/l，一水合次磷酸鈉20g/l，檸檬酸鈉25g/l，碳酸氫鈉5g/l，三乙醇胺30ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為40℃，鍍鎳時(shí)間為15min；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)依次在25mpa下預(yù)壓1.5h、常溫下抽真空至3×10-2pa除氣、升溫同時(shí)抽真空，在100℃、170℃、410℃、550℃下分別保溫2h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?0mpa，單次壓下量為3mm，每次保壓時(shí)間為20min，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
其中，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為30wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為70wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為50wt.％，其余為鋁；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)在80mpa下預(yù)壓1.2h，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至410℃、630℃、750℃下分別保溫保壓1h，保溫結(jié)束后在750℃，80mpa的壓力下壓制，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料；其中，真空熱壓燒結(jié)的壓力為105mpa，溫度為600℃，退火溫度為420℃，保溫時(shí)間為4h。
實(shí)施例4
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備在620℃下霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
其中，鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅12wt.％，銅3wt.％，鎂1.5wt.％，錫1wt.％，余量為鋁；混合粉末中，鋁硅合金的重量百分比為55wt.％，鱗片石墨的重量百分比為45wt.％；
鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉520g/l，氧化鋅90g/l，酒石酸鉀鈉15g/l，三氯化鐵2g/l，硝酸鈉1.5g/l的混合溶液中，60℃下浸泡40s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉80g/l，氧化鋅40g/l，酒石酸鉀鈉20g/l，三氯化鐵3g/l，硝酸鈉1.5g/l的混合溶液中，50℃下浸泡30s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳40g/l，一水合次磷酸鈉45g/l，檸檬酸鈉40g/l，碳酸氫鈉8g/l，三乙醇胺43ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為40℃，鍍鎳時(shí)間為20min；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)依次在30mpa下預(yù)壓1.5h、常溫下抽真空至3×10-2pa除氣、升溫同時(shí)抽真空，在110℃、180℃、450℃、550℃下分別保溫3h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?10mpa，單次壓下量為4mm，每次保壓時(shí)間為30min，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
其中，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為35wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為65wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為60wt.％，其余為鋁；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)在80mpa下預(yù)壓1.4h，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至430℃、600℃、800℃下分別保溫保壓2h，保溫結(jié)束后在800℃，80mpa的壓力下壓制，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料；其中，真空熱壓燒結(jié)的壓力為120mpa，溫度為650℃，退火溫度為430℃，保溫時(shí)間為5h。
實(shí)施例5
一種高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)鋁硅合金在高純氬氣氣體氛圍下，利用氣霧化設(shè)備在640℃下霧化成粉末，并與鍍鎳處理后的鱗片石墨放入混料罐中混合均勻制成混合粉末；
其中，鋁硅合金，按重量百分比計(jì)，各成分含量為：硅12wt.％，銅4wt.％，鎂2.5wt.％，錫1.3wt.％，余量為鋁；混合粉末中，鋁硅合金的重量百分比為50wt.％，鱗片石墨的重量百分比為50wt.％；
鱗片石墨的鍍鎳處理具體過程為：將鱗片石墨首先在氫氧化鈉560g/l，氧化鋅100g/l，酒石酸鉀鈉17g/l，三氯化鐵3.5g/l，硝酸鈉1.8g/l的混合溶液中，70℃下浸泡50s，過濾，干燥，然后在氫氧化鈉110g/l，氧化鋅50g/l，酒石酸鉀鈉25g/l，三氯化鐵4g/l，硝酸鈉2g/l的混合溶液中，70℃下浸泡50s，過濾干燥，并將干燥后的粉末置于七水硫酸鎳55g/l，一水合次磷酸鈉50g/l，檸檬酸鈉45g/l，碳酸氫鈉10g/l，三乙醇胺50ml/l，氨水調(diào)節(jié)ph值8-10組成的化學(xué)鍍液中進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為65℃，鍍鎳時(shí)間為20min；
(2)將混合粉末裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)依次在35mpa下預(yù)壓1.5h、常溫下抽真空至4×10-2pa除氣、升溫同時(shí)抽真空，在120℃、200℃、430℃、580℃下分別保溫3h，保溫結(jié)束后保持真空度為5×10-3pa，開始?jí)褐?，壓制壓力?20mpa，單次壓下量為4mm，每次保壓時(shí)間為35min，制得鱗片石墨改性的鋁硅合金坯；
其中，鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯中，鱗片石墨的重量百分比為45wt.％，鋁鈦合金的重量百分比為55wt.％，鋁鈦合金中鈦的重量百分比為75wt.％，其余為鋁；
(3)將鍍鎳后的鱗片石墨、鋁粉、鈦粉混合均勻后裝入鋼制包套內(nèi)，使用雙向壓機(jī)在90mpa下預(yù)壓1h，預(yù)壓同時(shí)抽真空排出氣體，然后以10℃/h的升溫速率升溫至450℃、630℃、850℃下分別保溫保壓2h，保溫結(jié)束后在850℃，85mpa的壓力下壓制，制得鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯；
(4)向步驟(2)制得的鱗片石墨改性的鋁硅合金坯的表面覆蓋一層鋁粉，鋁粉的厚度為鱗片石墨改性的鋁硅合金坯厚度的1/4，然后把步驟(3)制得的鱗片石墨改性的鋁鈦合金坯覆蓋在鋁粉上面，依次進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)、真空退火處理，得到高耐磨層狀鈦鋁/鋁硅復(fù)合材料；其中，真空熱壓燒結(jié)的壓力為115mpa，溫度為680℃，退火溫度為450℃，保溫時(shí)間為7h。
對(duì)比例1
鋁硅合金坯和鋁鈦合金坯中不加入鍍鎳的鱗片石墨，其他條件和實(shí)施例5相同。
對(duì)比例2
鋁硅合金坯和鋁鈦合金坯中加入的鱗片石墨表面不鍍鎳，其他條件和實(shí)施例5相同。
對(duì)比例3
鋁硅合金坯和鋁鈦合金坯真空熱壓燒結(jié)前中間不平鋪鋁粉，其他條件和實(shí)施例5相同。
將上述制得的復(fù)合材料進(jìn)行后續(xù)機(jī)械加工等常規(guī)工藝即可獲得成品，檢測成品的性能。
1、拉伸性能
拉伸試驗(yàn)在instron5569型電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣表面正中間縱向方向上貼上電阻應(yīng)變片以測量縱向應(yīng)變，其標(biāo)距為試樣的橫向?qū)挾?0mm。由于材料為脆性材料，為避免裝卡應(yīng)力過大對(duì)試樣造成損傷，引起測量誤差，在試樣兩頭的夾持端分別貼上15mm×10mm×1mm的鋁夾持片。試驗(yàn)機(jī)采用手動(dòng)卡具，橫梁向上移動(dòng)速率為0.5mm/min。每組實(shí)驗(yàn)作3個(gè)試樣，結(jié)果取平均值。
2、熱膨脹性能
線切割加工φ6mm×25mm的熱膨脹測試試樣，兩個(gè)端面用2000號(hào)砂紙打磨平整，打磨過程中注意垂直度。采用德國netzsch公司的dil402型熱膨脹儀進(jìn)行熱膨脹測試，測試范圍為0-400℃，升溫速率5℃/min，測試過程中氣氛為he氣保護(hù)。
3、熱導(dǎo)率測試
線切割加工φ6mm×2mm的熱導(dǎo)率測試試樣，兩個(gè)端面用2000號(hào)砂紙打磨平整，打磨過程中注意垂直度。測量前采用石墨噴霧劑對(duì)試樣表面進(jìn)行黑化處理，以防止試樣表面對(duì)入射激光的反射。采用德國netzsch公司的tct447型熱導(dǎo)率分析儀測試材料室溫下的熱擴(kuò)散系數(shù)，再根據(jù)式計(jì)算出材料室溫下的熱導(dǎo)率。
具體檢測項(xiàng)目和參數(shù)如下表所示：
從上面數(shù)據(jù)可以看出，鱗片石墨尺寸小，比表面積大，其在復(fù)合材料中形成的界面多，其加入到材料中，能有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使復(fù)合材料屈服強(qiáng)度比基體高很多；
鱗片石墨顆粒表面鍍鎳以后與基體的潤濕性好，可以均勻地分布于鋁硅、鋁鈦合金中，降低了界面熱阻，本發(fā)明采用低溫升華、真空控干工藝除去水分，極大削弱了石墨在化學(xué)鍍過程中的損失，其在合金中的含量可控。