[發明專利]一種兩步法制備SiC增強可溶解鋁合金材料的工藝

有效

• 申請號: 201710010825.5
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106636720B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 秦毅;茍永妮;朱建鋒;侯小江;李文君;方園;彭敏;王芬
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/03;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種兩步法制備SiC增強可溶解鋁合金材料的工藝，第一步采用原位合成法通過真空熱壓爐燒結得到鋁基SiC顆粒；第二步采用熔融澆鑄法，在感應加熱爐中依次加入鋁基60?90wt％、預制合金和第一步制備出的鋁基SiC增強體2?30vol％，得到可溶解鋁合金材料；本發明具有優良的機械性能及化學穩定性。

技術領域

本發明涉及鋁合金材料制備技術領域，特別涉及一種兩步法制備SiC增強可溶解鋁合金材料的工藝。

背景技術

石油、天然氣開采過程中需要用到大量的井下開采工具，如封隔器、丟手工具、橋塞、壓裂球等，最為理想的狀況就是這些工具既能在使用和保存期內滿足基本的應用性能要求，又能在失效后迅速溶解無需回收，保持井筒暢通，這將會避免工具回收時資源的浪費，極大的提高了工程進展速度。此外，部分工具須在高溫、高壓工況下起作用，這就要求其不但可溶，還必須具有優良的機械性能，以滿足一定的強度要求。因此，開發一種高強度可溶解材料以制備油氣田井下開采工具成為目前急需解決的技術難題。

常見的合成和加工方法(如合金化和熱機械處理)在未來提高鋁和其他金屬材料的性能方面已經達到了一定的限制，陶瓷顆粒已經被引進到金屬基質中來提高金屬材料的強度。SiC增強鋁基復合材料由于熱膨脹系數低、比強度高、比剛度高及耐磨損等優異性能，是金屬基復合材料中研究最多、應用前景最廣的材料之一。

專利201310713822.X通過氧化鋁和/或氧化硅粉末和分散劑、粘結劑球磨，網眼多孔SiC陶瓷浸漿、離心、干燥，埋入綠火鋁合金粉熔化并通氬氣制得SiC/Al合金材料的方法。專利201310433182.7采用外加SiC到熔化Al-Si-Mg系合金的方法，通過淬火、165-175℃時效制得鋁基復合材料。專利200510016511.3以鋁和SiC為原料，通過球磨、熱壓，真空熱壓爐燒結制得致密鋁合金材料。以上SiC增強金屬基復合材料的方法均為外加SiC顆粒，存在SiC顆粒尺寸偏大(50-100μm)、與鋁基體間浸潤性差導致兩者的界面結合力弱、需對SiC顆粒表面預處理等問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種兩步法制備SiC增強可溶解鋁合金材料的工藝，通過兩個大步驟完成材料的合成，通過混合體中各組分間的化學反應生成SiC及第二相Mg₂Sn，均勻分布于鋁合金基體中，從而達到強化鋁合金基體的作用；使所制備的材料具有優良的機械性能及化學穩定性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種兩步法制備SiC增強可溶解鋁合金材料的工藝，包括以下步驟；

第一步；鋁基SiC增強體的制備

步驟一；鋁基原位反應壓塊的制備

將碳粉2～58wt.％，硅粉12～68wt.％，鋁粉30～86wt.％為原料，在手套箱內Ar氣保護下配料，放置在球磨罐中進行球磨10-20小時；取出上述球磨后的粉料，粉料過120目篩；在油壓壓樣機上冷壓，壓力為60-150MPa，保壓5-10分鐘，得到壓塊；

步驟二；真空熱壓爐燒結

將步驟一中制備的壓塊在真空熱壓爐中燒結，升溫到300℃-600℃時加壓，壓力為20-30MPa，升壓速度為2MPa/10min；升溫到1000-1300℃，升溫速度為4-8℃/min，保溫1-2小時后隨爐冷卻至室溫后取出材料；得到鋁基SiC增強體；

第二步：可溶解鋁合金材料的制備

步驟一；將鋁錠放入感應加熱爐，升溫到710-800℃，使之熔融成為鋁液；