[發明專利]一種Al-Cr金屬間化合物/Al原位復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210263565.X
• 申請日: 2012-07-28
• 公開（公告）號: CN102747262A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 趙龍志;張堅;王秋林;胡勇;趙明娟;熊光耀
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: C22C27/06
• 分類號: C22C27/06;C22C1/02
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種Al-Cr金屬間化合物/Al原位復合材料制備方法。

背景技術

?復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，在近幾年更是得到了飛速發展；原位反應，增強相不是外加進去的，而是由基體合金與加入的相應元素發生反應，生成一種或幾種彌散的增強相，形成原位自生復合材料。采用此方法最大優點是增強相在基體中形成，避免了增強相的污染，利于形成良好的界面結合；超聲振動攪拌鑄造法制備復合材料，利用高能超聲在液體中傳播時產生的聲空化和聲流等次級效應，改變基體材料和增強體的表面能，使兩者實現強迫潤濕，從而制備得到界面結合良好的復合材料。近年來，國內外學者提出將高能超聲復合法與原位復合法結合起來制備金屬基復合材料，目的在于利用高能超聲空化引起的瞬時高溫和高壓可促進原位反應的發生，并且由于此方法所生成的增強體是原位生長的，與基體無界面反應，結合牢固，對提到材料的性能有利。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種Al-Cr金屬間化合物/Al原位復合材料的制備方法，它所制備的材料具有硬度高，磨損率低，抗壓強度高，耐腐蝕性好，阻尼性好等優異性能。

本發明是這樣來實現的，一種Al-Cr金屬間化合物/Al原位復合材料的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟：先將電阻爐升溫到720℃，把工業純鋁放入坩堝中，將鋁液過熱到800℃～950℃時，加入粒徑為20～250μm經250℃預處理2h的金屬鉻粉，其中金屬鉻粉的質量占總質量的1%～20%；然后采用超聲振動攪拌，超聲振動的頻率為20KHZ，功率為1KW，超聲振動時間為5min～30min，最后澆鑄成型，得到Al-Cr金屬間化合物/Al原位復合材料。

本發明的技術效果是：（1）該復合材料是通過原位反應制備而成，增強相在基體中均勻分布，與基體結合良好，界面干凈；（2）制備工藝簡單，易于操作，經濟性好，利于實現工業生產自動化；（3）復合材料的性能優異，其維氏硬度可到達88.3HV，相比純鋁提高了2.4倍；磨損率為0.294%，相比純鋁耐磨性提高了64.1倍；在1mol/L?NaHSO₃?+?1mol/L?NaCl溶液中腐蝕192h后，腐蝕失重率為0.296g/m²，相比純鋁提高了2.21倍；抗壓強度δ_bc可達到238MPa；內耗值可達到0.051084，相比純鋁提高了25.7倍。本復合材料的硬度高，磨損率低，抗壓強度高，耐腐蝕性好，阻尼性好等，具有良好的應用前景和經濟意義。

附圖說明

圖1為本發明實施1制備的復合材料微觀結構圖。

圖2為本發明實例1制備的復合材料物相分析的XRD分析圖譜。

圖3為本發明實例2制備的復合材料壓縮實驗的應力應變圖。

圖4為本發明實例3制備的復合材料阻尼性測試結果。

具體實施方式

實施例1

先將38μm的金屬鉻粉放入SX-6-13型箱式實驗爐，在250℃下進行2h預處理，用來提高金屬鉻粉的活性；再將SQ₂-4-13型井式電阻爐升溫到720℃，把工業純鋁塊放入坩堝；將鋁液過熱到915℃，加入經預處理的金屬鉻粉，質量含量為復合材料的5%；將KJ-1000型超聲處理儀的探頭伸進鋁液面下約5mm，通冷卻水，開啟超聲處理儀，超聲振動的功率為1KW，頻率為20KHZ，讓Al和Cr充分反應；超聲振動20min，完成后，澆鑄。

實施例2

先將75μm的金屬鉻粉放入SX-6-13型箱式實驗爐，在250℃下進行2h預處理，用來提高金屬鉻粉的活性；再將SQ₂-4-13型井式電阻爐升溫到720℃，把工業純鋁塊放入坩堝；將鋁液過熱到885℃，加入經預處理的金屬鉻粉，含量為復合材料的8%；將KJ-1000型超聲處理儀的探頭伸進鋁液面下約5mm，通冷卻水，開啟超聲處理儀，超聲振動的功率為1KW，頻率為20KHZ，讓Al和Cr充分反應；超聲振動20min，完成后，澆鑄。

實施例3