[發明專利]一種放熱彌散原位生成制備的碳化鉻增強鋁基復合材料

在審

• 申請號: 201710767675.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107723493A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 宋宏婷
• 申請（專利權）人: 宋宏婷
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 房云

技術領域

本發明涉及鋁合金復合材料，具體來說是一種放熱彌散原位生成制備的碳化鉻增強鋁基復合材料。

背景技術

鋁基合金具有密度小、強度高等特點，向鋁中加入無機非金屬材料所制得的合金具有良好的強度、塑性、強度或防銹性，可用于制造容器、管道等。

傳統方法是先把陶瓷制成顆?；蚶w維，然后用攪拌鑄造或粉末冶金的方法混入鋁合金中獲得鋁基復合材料。但這種辦法又會出現加工成形困難、強度及塑性差和性能不穩定等一系列問題。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種放熱彌散原位生成制備的碳化鉻增強鋁基復合材料，制備方法如下，步驟一：將炭黑、電解鉻粉和鋁粉末按照重量（1-2）:5：100均勻混合；

步驟二：將步驟一后的物料出采用熱壓成型的方法，制成坯塊。

步驟三：以10℃-50℃/min的加熱速率加熱坯塊，加熱到1400℃-1700℃，炭黑和鉻粉反應生成碳化鉻增強相；

步驟四：將上述元素進行增強元素均勻化熱處理；

步驟五：將上述的處理后的復合材料進行熱擠壓；

步驟六：在再結晶溫度以上進行熱軋處理；

步驟七：將步驟六后的合金進行固溶處理。

其中在步驟1中炭黑和電解鉻粉均可以采用常用的原料，其比例影響到增強相的粒徑，為了使能夠達到更加細小，炭黑和電解鉻粉的質量比為（1-2）:5。而增強相的粒徑大小和基相的均勻程度可以通過調節加熱溫度來加入控制，本發明中的加熱溫度選擇1400℃-1700℃，而加熱速率的大小決定預熱的快慢。

作為改進，所述的的電解鉻粉的粒徑為400目。

作為改進，所述的鋁粉為超細鋁粉，鋁粉的精度為16~30μm。

作為改進，所述步驟三種的加熱速率為20℃/min。

作為改進，所述的步驟四的熱處理溫度為600℃-800℃，熱處理時間為20 min-100min，熱處理在惰性氣體下進行。

作為改進，所述步驟五的熱擠壓比為20:1-8:1之間，熱擠壓溫度控制在500℃-700℃。

作為改進，所述步驟三的加熱溫度為1500℃-1600℃，進而將碳化鉻的粒徑控制在較優的水平，進一步的優選加熱溫度為1550℃。

作為改進，所述的步驟一中炭黑占增強相原料重量為25%-30%，在這種優選情況下，在原位生成過程當中得到的碳化鉻更加的致密，達到納米級別，并且能夠充分分散到基體材料當中。

本發明公開的復合材料應用在鋁合金3D打印領域，能夠使得打印出來的產品性能達到鍛件的效果，而現有的通常是達不到鍛件的性能的。

本發明公開的鋁基復合材料中碳化鉻增強相可以達到納米級別，制備的電子產品輕薄便攜，這種納米陶瓷鋁合金重量輕，且具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點，相比鈦合金和高溫合金，鋁合金3D打印后性能遠低于鍛件，納米陶瓷鋁合金3D打印構件可以達到鍛件的性能，增強了其在3D打印中的應用。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

具體實施例1：一種放熱彌散原位生成制備的碳化鉻增強鋁基復合材料，其特征在于，制備方法如下，步驟一：將炭黑、電解鉻粉和鋁粉末按照重量（1-2）:5：100均勻混合；

步驟二：將步驟一后的物料出采用熱壓成型的方法，制成坯塊；

步驟三：加熱坯塊，炭黑和鉻粉反應生成碳化鉻增強相；

步驟四：將上述元素進行增強元素均勻化熱處理；

步驟五：將上述的處理后的復合材料進行熱擠壓；

步驟六：在再結晶溫度以上進行熱軋處理；

步驟七：將步驟六后的合金進行固溶處理。

其中，電解鉻粉的粒徑為325目，鋁粉為超細鋁粉，鋁粉的精度為16~30μm，步驟三種的加熱速率為15℃/min，步驟三的加熱溫度為1550℃-1600℃，進而將碳化鉻的粒徑控制在較優的水平。步驟四的熱處理溫度為600℃-800℃，熱處理時間為20 min-100min，熱處理在惰性氣體下進行。步驟五的熱擠壓比為20:1-8:1之間，熱擠壓溫度控制在500℃-700℃。步驟一中炭黑占增強相原料重量為25%-30%。