[發明專利]一種原位Al3Ti顆粒增強Al?Si?Cu復合材料半固態漿料的制備方法

有效

• 申請號: 201510095774.1
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104789810B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 閆洪;熊俊杰
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/02;C22C32/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于合金材料制備技術領域，具體涉及一種在電磁攪拌條件下用原位反應制備Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態漿料的制備方法。

背景技術

半固態成形技術是一種生產效率高的近凈成型技術，被譽為是21世紀新一代金屬成形工藝。與傳統的液態鑄造相比，半固態鑄造鑄件的機加工量少，加工溫度低，凝固收縮率小，組織和性能也得到了明顯的提高。而半固態漿料的制備是半固態成形的關鍵,其制備方法主要有機械攪拌法、等溫熱處理法、電磁攪拌法、近液相線法和超聲振動法等。與其它半固態漿料制備技術相比,電磁攪拌技術制備半固態漿料有著獨特的優勢，它能以快速混合對流的方式對熔體進行傳熱和傳質，且具有不接觸性、可控制性、無污染性等優點，對鑄坯表層質量、偏析及中心縮孔縮松還有著良好的改善作用，最重要的是它能輕松便捷地實現較大批量地生產，在實際應用中能得到推廣。而原位生成法合成的增強相表面無污染，與基體潤濕性好，界面結合牢固，而且不會生成有害的反應物，無須對增強體進行合成、預處理和加入等工序。綜上可知，將電磁攪拌半固態成形技術與原位反應相結合能制備出性能優異的合金坯料，這將為新型材料制備技術的發展提供一個新的指引方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種用原位反應制備Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態漿料的制備方法。

本發明所述的制備工藝為：先將分析純氟鈦酸鉀粉劑(分子式為K₂TiF₆，純度≥99.5%)干燥以備用，將1~2Kg的Al-Si-Cu鋁合金錠放入EMS-SM05型鋁合金用電磁攪拌爐內的坩堝中過熱至750℃~770℃，保溫10min~15min，接著用六氯乙烷精煉、除渣，然后在保持此溫度的條件下啟動電磁攪拌裝置，攪拌電壓為250V~380V，攪拌頻率為30HZ~40HZ，電磁攪拌的同時每隔一段時間用鐘罩將鋁箔包覆的一定量的備用粉劑（K₂TiF₆粉劑的加入量占Al-Si-Cu鋁合金熔體質量的4%~8%）分批壓入熔體，加入K₂TiF₆粉劑的過程在設定的3min~5min內完成，時間一到，立即停止攪拌，即可制得Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料。待溫度降至635℃~625℃時再次對熔體施加電磁攪拌，此次攪拌在降溫條件下（降溫速率約為0.02℃/S~0.05℃/S）進行，當溫度降至570℃~560℃時停止攪拌，降溫攪拌過程中可設定攪拌電壓為250V~350V，攪拌頻率為30HZ~35HZ，最后可在595℃~575℃這一溫度區間段用石英管抽取合金熔液并迅速水淬，即可得到比較理想的Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態漿料。

所述Al-Si-Cu合金中Si的質量百分比為10.5%~11.5%，Cu的質量百分比為3.0%~3.5%，余量為Al。

本發明得到的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態組織中，Al₃Ti顆粒呈細小塊狀，分布也較為均勻，初生α-Al相主要呈近球狀、小塊狀，彌散懸浮于液相中，完全滿足半固態成形要求，操作簡便、安全可靠,而且無污染，便于批量制備。

附圖說明

圖1為本發明所述的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態組織的XRD圖譜。

圖2為本發明一個實施實例1條件下制備的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態組織形貌。

圖3為本發明實施實例2條件下制備的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態組織形貌。

具體實施方式

本發明將通過以下實施實例作進一步說明。

圖1為在電磁攪拌作用下加入氟鈦酸鉀備用粉末制備的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料半固態組織的XRD圖譜，可知其原位合成了Al₃Ti增強顆粒。

本實施實例中所述的原位Al₃Ti顆粒增強Al-Si-Cu復合材料的半固態漿料，是通過二次電磁攪拌與原位反應相結合制備的。

實施例1。