[發(fā)明專(zhuān)利]Al3Tip/Al基自生復(fù)合材料的粉末觸變成形制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410723254.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104451239A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳體軍;秦亞紅;閻峰云;李元東;馬穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/10;C22C21/00
• 代理公司: 蘭州振華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料的制備與成型技術(shù)，具體的是粉末觸變成形技術(shù)制備鋁三鈦顆粒增強(qiáng)鋁(Al₃Ti_p/Al)基自生復(fù)合材料。?

背景技術(shù)

Al₃Ti_p/Al基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、耐磨、高溫性能好的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)燈領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。熔體反應(yīng)法是目前制備(Al₃Ti_p/Al)基復(fù)合材料最常用的方法。其過(guò)程是將Ti、?TiO₂、K₂TiF₆粉末或Al-Ti合金加入高溫的Al液中，待反應(yīng)結(jié)束后澆鑄。該方法反應(yīng)溫度高，能耗大、合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，熔體吸氣、氧化嚴(yán)重，更為重要的是形成的Al₃Ti_p多呈粗大的針狀、棒狀或塊狀，嚴(yán)重割裂基體。而粉末冶金法因其所得材料增強(qiáng)體粒子分布均勻，成分設(shè)計(jì)自由度寬，能夠得到不同配比增強(qiáng)體粒子的復(fù)合材料，是現(xiàn)今制備人工制備粒子增強(qiáng)鋁基自生復(fù)合材料（AMCs）最常用的方法，但該技術(shù)工藝流程長(zhǎng)，尤其是包套步驟復(fù)雜，成本高；且材料中存在孔隙，組織的致密性差；難以獲得形狀復(fù)雜、大尺寸的零件。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Al₃Ti_p/Al?基自生復(fù)合材料的粉末觸變成形制備方法。?

本發(fā)明是Al₃Ti_p/Al?基自生復(fù)合材料的粉末觸變成形制備方法，其步驟為：將純鈦粉與鋁合金粉球磨混合均勻，在壓樣機(jī)中冷壓制成預(yù)制坯，將預(yù)制坯放入真空爐內(nèi)在鋁合金半固態(tài)溫度范圍內(nèi)加熱到反應(yīng)結(jié)束，待反應(yīng)結(jié)束后取出放入預(yù)熱好的模具中進(jìn)行觸變成形，即制備出Al₃Ti_p/Al基復(fù)合材料。?

與已有的熔體反應(yīng)法相比，本發(fā)明中的粉末觸變成形技術(shù)不僅能大幅度減少、甚至消除縮松、氣孔等孔隙；所得Al₃Ti增強(qiáng)體呈細(xì)小的球形顆粒狀，對(duì)基體的割裂小、增強(qiáng)效果好。與粉末冶金法相比，本發(fā)明工藝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，所得材料成本低，且組織致密，容易獲得形狀復(fù)雜的大尺寸零件。其綜合了粉末冶金和觸變成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是一種集制備和成形Al₃Ti_p/Al?基復(fù)合材料于一體的新技術(shù)。?

附圖說(shuō)明

圖1是655℃加熱8h后觸變成形材料的光學(xué)照片，圖2是655℃加熱8h后觸變成形材料的掃描電鏡照片，圖3是645℃加熱9h后觸變成形材料的光學(xué)照片，圖4是645℃加熱9h后觸變成形材料的掃描電鏡照片，圖5是625℃加熱12h后觸變成形材料的光學(xué)照片，圖6是625℃加熱12h后觸變成形材料的掃描電鏡照片。?

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是Al₃Ti_p/Al?基自生復(fù)合材料的粉末觸變成形制備方法，其步驟為：將純鈦粉與鋁合金粉球磨混合均勻，在壓樣機(jī)中冷壓制成預(yù)制坯，將預(yù)制坯放入真空爐內(nèi)在鋁合金半固態(tài)溫度范圍內(nèi)加熱到反應(yīng)結(jié)束，待反應(yīng)結(jié)束后取出放入預(yù)熱好的模具中進(jìn)行觸變成形，即制備出Al₃Ti_p/Al基復(fù)合材料。?

根據(jù)以上所述的制備方法，純鈦粉與鋁合金粉混合球磨時(shí)間為0.5h-1h，球料比為5:1，轉(zhuǎn)速100r/min。?

根據(jù)以上所述的制備方法，壓制預(yù)制坯的壓力范圍為144MPa-224MPa。?

根據(jù)以上所述的制備方法，鋁合金的半固態(tài)溫度范圍可由差熱分析方法測(cè)定；對(duì)于鋁合金，其半固態(tài)溫度范圍在460℃-680℃之間，將觸變成形的固相率控制在40%-60%之間，其加熱溫度范圍可設(shè)定在600℃-680℃之間。?

根據(jù)以上所述的制備方法，加熱時(shí)間決定于反應(yīng)速度，以Ti粉完全反應(yīng)形成Al₃Ti的時(shí)間為準(zhǔn)，反應(yīng)時(shí)間范圍為6h-12h。?

根據(jù)以上所述的制備方法，模具預(yù)熱溫度為200℃-350℃。?