[發(fā)明專利]一種SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610877356.2 | 申請日： | 2016-09-30 |
| 公開（公告）號： | CN106435299B | 公開（公告）日： | 2018-04-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙海東;李芳東;朱剛;胡啟耀 | 申請（專利權(quán)）人： | 華南理工大學(xué) |
| 主分類號： | C22C21/08 | 分類號： | C22C21/08;C22C32/00;C22C1/03;C22C1/10 |
| 代理公司： | 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245 | 代理人： | 陳文姬 |
| 地址： | 510640 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 sic 顆粒 增強 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料，特別涉及一種SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)
顆粒增強鋁基復(fù)合材料PAMCs(Particle reinforced aluminum matrix composites，簡稱PAMCs)具有比強度高、比剛度高、耐磨性好、減震性好等優(yōu)點，并且可通過改變增強顆粒的種類、含量、尺寸等實現(xiàn)不同的力學(xué)和使用性能，近年來得到了較快的發(fā)展。SiC顆粒具有熱膨脹系數(shù)小、強度高、密度低、耐磨性好的優(yōu)點，使得SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景。攪拌鑄造法具有所需設(shè)備簡單、操作方便、成本低、生產(chǎn)效率高的特點，適合用于大規(guī)模批量的工業(yè)生產(chǎn)，是最具發(fā)展前景的PAMCs制備方法。
目前攪拌鑄造法制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料主要選用現(xiàn)有牌號的鑄造或變形鋁合金作為基體，這些合金并不是為鋁基復(fù)合材料開發(fā)，所制備的復(fù)合材料基體和顆粒潤濕性差，易出現(xiàn)顆粒團聚和鑄造缺陷(如：Microstructure and properties of A356-10％SiC particle composite castings at different solidification pressures[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2013,23(8):2222-2228；Studies on squeeze casting of Al 2124alloy and 2124-10％SiCp mental matrix composites[J].Materials Science and Engineering:A,2008,490(1-2):235-241)，導(dǎo)致力學(xué)性能低下。
近年來，研究者對于攪拌鑄造法制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料進行了大量研究，研究表明，隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，材料的屈服強度和硬度逐漸增加，伸長率逐漸降低；隨著顆粒尺寸的加大，材料的抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度均降低；同時也發(fā)現(xiàn)，小尺寸的顆粒容易發(fā)生團聚，導(dǎo)致顆粒分布不均勻，進而降低材料的力學(xué)性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料，兼有良好強度和韌性。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，制備得到的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料兼有良好強度和韌性且顆粒分布均勻。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料，以AlMgSi合金為基體，以SiC顆粒為增強體；所述SiC顆粒的尺寸為10-20μm；所述SiC增強顆粒的總體積占復(fù)合材料總體積的9％-13％；
所述AlMgSi合金的成分按以下質(zhì)量百分比含有：
所述的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)按AlMgSi合金的成分稱量純鋁、純Mg、Al-7％Si、Al-10％Mn、Al-5％Ti-B、Al-50％Cu，并熔化制得熔體；
(2)開啟惰性氣體保護系統(tǒng)，啟動攪拌裝置，在600-610℃的溫度下，攪拌步驟(1)得到的熔體，攪拌速度為300-400rpm；將SiC顆粒加入到攪拌形成的漩渦中，得到復(fù)合材料熔體；
(3)對步驟(2)得到的復(fù)合材料熔體進行顆粒均勻化處理；
(4)對步驟(3)處理后的復(fù)合材料熔體進行擠壓鑄造成形。
步驟(1)所述熔化制得熔體，具體為：
將坩堝電阻爐溫度升溫至100-300℃保溫1-2h，待溫度穩(wěn)定后將稱量好的純鋁、Al-7％Si、Al-10％Mn、Al-50％Cu加入到坩堝電阻爐中熔化；然后升溫至710-720℃，加入Al-5％Ti-B中間合金，待爐料完全熔化后進行精煉除氣，加入除渣劑除渣；在730-740℃時加入純Mg，然后通高純氬氣精煉。
步驟(2)所述的SiC顆粒為經(jīng)過預(yù)處理的SiC顆粒，預(yù)處理的步驟為：
將SiC顆粒置于箱式電阻爐中在300-500℃條件下保溫2-4h，然后升溫至800-1000℃焙燒4-6h，空冷至室溫；利用超聲波清洗儀將SiC顆粒用無水乙醇清洗3-4次；將清洗后的SiC顆粒置于真空干燥箱內(nèi)，在70-100℃條件下保溫，直至完全干燥。
步驟(3)所述顆粒均勻化處理，具體為：
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