本发明属于超低膨胀合金材料，特别涉及一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料及制备方法。
背景技术：
1、近年来随着航空航天、电子通信等高端技术领域的快速发展，对材料的精度要求即热稳定性要求越来越高，传统材料因热胀冷缩以及热膨胀系数不匹配等原因已不能满足要求。零热膨胀材料的出现引起了广泛关注，因为它们在外界环境温度变化时外观尺寸几乎不发生改变，这种热稳定性和机械稳定性使其在航空航天、精密仪器、热管理等领域的应用前景广阔。
2、目前负热膨胀材料的出现引起了广泛关注，它可以作为金属中的热膨胀补偿器，甚至可以实现零热膨胀复合材料。零热膨胀复合材料可以结合负热膨胀材料和金属基体各自的优点从而达到较好的综合性能，但是存在一些局限性。首先，零膨胀温度范围较窄，不符合实际需要。其次，机械性能差、密度大，不符合特定应用场景。因此，开发出一种宽温区零膨胀轻质复合材料，并将其用于航空航天和精密仪器，将克服一些应用领域的许多实际问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料及制备方法，将铝与c(fe1-x-y,ax,by)13基负热膨胀颗粒结合，由于c(fe1-x-y,ax,by)13属于金属基负热膨胀材料，导热能力相较陶瓷基更强，与铝基体结合实现高的热传导能力；同时，本发明采用至少两相负热膨胀颗粒，两负热膨胀颗粒的膨胀区间相互叠加，实现宽温区低膨胀效果。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、一方面，本发明提供一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，所述铝基复合材料由至少两相负热膨胀颗粒和铝基体粉末混合烧结形成，所述负热膨胀颗粒为la1-zcz(fe1-x-y,ax,by)13系列，其中，a为过渡金属，b为p区元素中金属或半金属元素，c为镧系金属，0≤x＜0.2，0.05＜y＜0.25，0≤z＜1，铝基体的体积百分数含量为55％-75％。
4、进一步的，所述a包括cr、mn、co、ni、cu、zn中的任意一种或多种金属元素。
5、进一步的，所述b包括si、ga、al、ge中的任意一种或多种金属元素。
6、进一步的，所述铝基体包括铝合金和纯铝，所述铝合金为al-si合金、al-cu合金、al-mg合金、al-zn合金、al-mn合金中的任意一种或多种合金组成。
7、另一方面，本发明公开了上述宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备所述负热膨胀颗粒；按照体积比称取负热膨胀颗粒和铝基体粉末；将称取后的负热膨胀颗粒与铝基体混合后烧结，即得。
8、进一步的，制备所述负热膨胀颗粒包括：按照预设负热膨胀颗粒的相称取相应的合金或单质，并将各组分的负热膨胀颗粒所需的合金或单质进行混合，经过多次高温熔炼，制备所需各组分的合金锭并在真空环境中退火；每次熔炼完成后将铸锭翻动一次，熔炼4次以上；所述退火温度为700-1300℃，退火时间至少4天；将退后的合金锭进行粉碎、研磨、过筛。
9、进一步的，所述研磨包括：将粉碎后的合金锭采用球磨机进行球磨，球磨工艺为：采用200-300r/min的转速球磨10-30min；以100-150r/min的转速球磨40-50min；料球比为0.8-1.0；将球磨后的粉末过筛得到尺寸范围为2-100μm的负热膨胀颗粒。
10、进一步的，所述铝基体粉末的粒径为5-100μm，d10为10-15μm。
11、进一步的，将称取后的负热膨胀颗粒与铝基体采用球磨的方式进行混合，球磨工艺为：转速100-250r/min，球磨30-120min，料球比为1.0-1.25，包括直径5～20mm的氧化锆或氧化铝球，其中5mm的氧化锆或氧化铝球质量占比为30-50％。
12、进一步的，采用放电等离子烧结法进行烧结，在真空条件下烧结，烧结温度为铝基体熔点以下50～300℃，施加压强不低于20mpa，升温速率为50-200℃/min，保温时间为1-100min。
13、与现有技术相比，本发明提供的技术方案带来如下有益效果：
14、本发明通过将两相负热膨胀颗粒与铝基体复合，铝基体具有较大的导热能力，同时负热膨胀颗粒相较于陶瓷相的负热膨胀材料，导热能力有了较大的提高，且本申请中c(fe1-x-y,ax,by)13的热物性质与铝材相匹配，防止两相之间产生较大的内应力；其次，本申请采用了c(fe1-x-y,ax,by)13系列中至少两种负热膨胀颗粒，不同材料具有不同的负热膨胀区间，至少两种负热膨胀颗粒之间的负热膨胀区间相互叠加实现了宽温区的低膨胀效果，当铝基体的体积百分数含量为55％-75％，在-50-50℃内，线膨胀系数在2ppm/k以内，在100℃的温区内实现线膨胀系数小于1ppm/k的零膨胀效果。
1.一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，其特征在于，所述铝基复合材料由至少两相负热膨胀颗粒和铝基体粉末混合烧结形成，所述负热膨胀颗粒为la1-zcz(fe1-x-y,ax,by)13系列，其中，a为过渡金属，b为p区元素中金属或半金属元素，c为镧系金属，0≤x＜0.2，0.05＜y＜0.25，0≤z＜1，铝基体的体积百分数含量为55％-75％。
2.根据权利要求1所述的一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，其特征在于，所述a包括cr、mn、co、ni、cu、zn中的任意一种或多种金属元素。
3.根据权利要求1所述的一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，其特征在于，所述b包括si、ga、al、ge中的任意一种或多种金属元素。
4.根据权利要求1所述的一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，其特征在于，所述铝基体包括铝合金和纯铝，所述铝合金为al-si合金、al-cu合金、al-mg合金、al-zn合金、al-mn合金中的任意一种或多种合金组成。
5.一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-4中任一项所述的一种宽温区多相低膨胀轻质铝基复合材料，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
