[發(fā)明專利]鋁基復(fù)合材料的熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610756307.3
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN107779796B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李險峰;王浩偉;馬乃恒;張亦杰;陳東;夏存娟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22F1/043
• 分類號: C22F1/043
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料的熱處理方法，所述熱處理方法包括將鋁基復(fù)合材料先進行兩段式固溶處理，再進行兩段式時效處理的步驟，所述鋁基復(fù)合材料包括亞微米級TiB₂陶瓷顆粒增強Al?Si?Mg合金。本發(fā)明采用多級式固溶和時效處理在獲得強度韌性合理匹配的力學性能。固溶處理在接近該材料熔點溫度確保不過熱、過燒的前提下，保持較長時間并分兩階段保溫，獲得過飽和固溶體，通過快速轉(zhuǎn)移冷卻，將過飽和固溶體保持下來，并通過兩段分級時效處理，獲得強度、韌性配合理想的力學性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁基復(fù)合材料強化熱處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁基復(fù)合材料的熱處理方法。

背景技術(shù)

一種Al-Si-Mg系三元合金，因具有鑄造性能好、抗蝕性能高、可熱處理強化而廣泛應(yīng)用航空、機械產(chǎn)品。隨著新產(chǎn)品對材料高阻尼和高強度、高模量的要求，原Al-Si-Mg系三元合金材料合金化設(shè)計的局限性已經(jīng)不可能使其性能大幅度提高。采用混合鹽法，在Al-Si-Mg系三元鑄造鋁合金溶體中，高溫下進行化學反應(yīng)，原位生成TiB₂陶瓷顆粒增強鋁基復(fù)合材料。因基體中含TiB₂顆粒，材料的彈性模量得到提高，力學性能和阻尼特性都得到提升。但是，與原Al-Si-Mg系三元合金相比，含有TiB₂陶瓷顆粒的鋁基復(fù)合材料，因大量彌散細小TiB₂顆粒的阻礙，造成合金元素不易擴散。特別是在固溶處理時，合金元素在基體中的溶入過程進行緩慢，成份、組織的充分分解和均勻化相對于基體鋁合金要困難得多；而時效處理時，因大量的陶瓷顆粒導(dǎo)致強化相析出加快，從而使材料的延伸率較原基體大幅降低。鋁基復(fù)合材料應(yīng)用初期沿用了基體合金的熱處理工藝參數(shù)，試驗結(jié)果表明復(fù)合材料的強度、延伸率均達不到設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，使材料性能達到設(shè)計要求，有必要研究鋁基復(fù)合材料的強化工藝方法，使材料在TiB₂增強相的作用下，大幅提高強度并確保優(yōu)良的綜合性能，以實現(xiàn)該材料的工業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明的目的是提供一種鋁基復(fù)合材料的熱處理方法，針對這種鋁基復(fù)合材料的固態(tài)相變特點，提供一種有效的熱處理方法，使其力學性能達到要求，并具有相應(yīng)的質(zhì)量穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，滿足工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種鋁基復(fù)合材料的熱處理方法，所述熱處理方法包括將鋁基復(fù)合材料先進行兩段式固溶處理，再進行兩段式時效處理的步驟。

固溶處理時，在接近該材料熔點溫度并確保不過熱、過燒的前提下保溫較長時間使合金元素及強化相充分溶入在基體合金中，隨即快速轉(zhuǎn)移至清水中冷卻，獲得過飽和固溶體，通過低溫、高溫兩段分級時效處理，沉淀析出彌散分布的強化相，從而獲得強韌性匹配的綜合性能。

優(yōu)選地，所述鋁基復(fù)合材料包括亞微米級TiB₂陶瓷顆粒增強Al-Si-Mg合金。

優(yōu)選地，所述兩段式固溶處理的具體步驟包括將鋁基復(fù)合材料裝爐，升溫至530～540℃保溫，再升溫至548～555℃保溫。

優(yōu)選地，所述裝爐溫度≤200℃，升溫速度≤100℃/h。

優(yōu)選地，所述530～540℃下保溫2～4h，548～555℃下保溫6～12h。

優(yōu)選地，所述兩段式時效處理的具體步驟包括將經(jīng)固溶處理后的鋁基復(fù)合材料裝爐，升溫至100～120℃保溫，再升溫至150～175℃保溫，即得。

優(yōu)選地，所述裝爐溫度≤80℃，升溫速度≤100℃/h。

優(yōu)選地，所述100～120℃下保溫2～4h，150～175℃下保溫6～12h。

優(yōu)選地，所述熱處理方法還包括將經(jīng)兩段式固溶處理后的鋁基復(fù)合材料進行淬火冷卻的步驟。