[發(fā)明專利]一種粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法

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• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107723492A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 李濤;呂學偉;嚴建川;黨杰;游志雄;余文軸
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司11315
• 代理人: 吳家偉

技術領域

本發(fā)明涉及鋁基復合材料技術領域，具體是一種粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

鋁基復合材料具有重量輕、強度高、耐磨性好等優(yōu)良的性能，廣泛應用于航空航天、國防、交通運輸等領域。通過彌散粒子強化，可大大提高鋁基復合材料的性能。

目前，鋁基復合材料的制備方法主要有：外加增強顆粒法和原位反應生成法。外加增強粒子法是將增加粒子與金屬粉末混合并進行熱壓成型(中國專利：CN1510153，公開日2004.07.07，發(fā)明名稱：高強高塑顆粒增強鋁基復合材料及其制造方法)，或者將增強粒子熔融金屬基體中，并通過機械攪拌使其分散于基體中。一般增強粒子與鋁基體的潤濕性較差，其界面復合情況復雜，增強粒子分布不均勻，且聚合成較大尺寸的團簇，嚴重影響鋁基復合材料的局部性能。而原位反應法的基本原理是在熔融金屬基體中加入合金或化合物，使其在一定溫度下與金屬基體發(fā)生原位反應，形成增強顆粒。該方法中顆粒與金屬基金的潤濕性好，結合力強，且工藝過程相對簡單。但原位反應法制備的復合材料質量很大程度上取決于熔池內部反應進程和反應的均勻性，增加粒子的尺寸和分布難以控制。因此，如何使增強粒子均勻地彌散在鋁基復合材料中，是進一步提高金屬基復合材料性能的關鍵。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種避免復合材料局部缺陷，進一步增強基體強度的粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法，具體步驟如下：

1)將金屬Al-Si合金加入石墨坩堝，并通過電磁場發(fā)生裝置進行電磁感應加熱使合金處于熔融狀態(tài)；

2)通過控制電磁場的強度使熔融合金處于780-820℃，并保持該溫度5min；

3)取熔融合金體積4.5-5.5％的增強粒子進行預熱至300℃，并緩慢加入熔融合金中，在機械攪拌器和電磁場發(fā)生裝置的攪拌下增強粒子與熔融合金混合；

4)通過控制電磁場的強度，使合金溫度保持在Al-Si合金的共晶區(qū)，充分攪拌5-10min，使析出Si晶體與增強粒子充分混合，增強粒子團簇被打碎，從而使增強粒子均勻的彌散在合金基體中。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述增強粒子為SiC粒子。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明避免了單獨使用電磁攪拌而引起的增強粒子在基體表面聚集的現象，避免了單獨使用機械攪拌而造成的熔體中死區(qū)問題，解決了目前鋁基復合材料中增強粒子在宏觀上分散不均勻以及粒子聚合問題，利用機械和電磁復合攪拌使鋁基復合材料中增強粒子均勻彌散，避免復合材料局部缺陷，進一步增強基體強度。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明中處理前的試樣光學顯微鏡照片。

圖3為通過本方法處理5分鐘后試樣光學顯微鏡照片。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

實施例1

一種粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法，具體步驟如下：

1)將金屬Al-Si合金加入石墨坩堝2，并通過電磁場發(fā)生裝置1進行電磁感應加熱使合金處于熔融狀態(tài)；

2)通過控制電磁場的強度使熔融合金5處于780℃，并保持該溫度5min；

3)取熔融合金5體積4.5％的SiC粒子進行預熱至300℃，并緩慢加入熔融合金5中，在機械攪拌器3和電磁場發(fā)生裝置1的攪拌下SiC粒子與熔融合金5混合；

4)通過控制電磁場的強度，使合金溫度保持在Al-Si合金的共晶區(qū)，充分攪拌5min，使析出Si晶體與SiC粒子充分混合，SiC粒子團簇被打碎，從而使SiC粒子均勻的彌散在合金基體中。

實施例2

一種粒子均勻彌散強化鋁基復合材料的制備方法，具體步驟如下：

1)將金屬Al-Si合金加入石墨坩堝2，并通過電磁場發(fā)生裝置1進行電磁感應加熱使合金處于熔融狀態(tài)；

2)通過控制電磁場的強度使熔融合金5處于800℃，并保持該溫度5min；