[發明專利]一種超聲輔助旋噴攪拌制備準晶增強鋁基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201711284140.6
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107881373B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 趙宇宏;閆鋒;陳利文;梁建權;張婷;李沐奚;侯華
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

本發明涉及一種超聲輔助旋噴攪拌制備準晶增強鋁基復合材料的方法，是針對增強體顆粒與基體材料之間潤濕性差、易發生團聚、分布不均，復合材料性能低的問題，采用高硬度和低表面能的鋁銅鐵準晶做增強體，以提高增強體顆粒與基體的潤濕性，采用超聲波輔助旋噴攪拌的方法制備準晶增強鋁基復合材料，此制備方法工藝先進，數據精確翔實，金相組織中初生α?Al晶粒呈現球狀或近球狀，樹枝狀的α?Al基本消失，初生α?Al晶粒分布均勻，晶粒尺寸細化，抗拉強度達265Mpa，延伸率達9.5％，硬度達89HV，是先進的準晶增強鋁基復合材料的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種超聲輔助旋噴攪拌制備準晶增強鋁基復合材料的方法，屬有色金屬材料制備及應用的技術領域。

背景技術

顆粒增強鋁基復合材料是金屬基復合材料研究領域中的熱點，當前已進入了顆粒增強鋁基復合材料應用及開發階段，并將顆粒增強鋁基復合材料列為21世紀新材料研究應用的重要方向。

制備顆粒增強鋁基復合材料常用攪拌鑄造法，是將增強體加入到強烈攪拌的金屬熔體中，攪拌后進行澆鑄成型，制得復合材料；由于該制備工藝簡單易行、成本低而被廣泛研究，目前在航空航天、汽車工業、機械制造和體育器材方面有許多應用實例；然而，該工藝在制備過程中難以解決基體材料與增強體顆粒之間潤濕性差的問題，在攪拌過程中增強體顆粒易聚集成團，造成分布不均，制得的材料易出現第二相偏析；同時，該工藝大多是將增強體顆粒從上部直接添加到金屬熔體中，由于增強體顆粒與基體材料的密度不同以及重力因素，極易造成增強體顆粒團聚沉淀或上浮；在澆鑄過程中，增強體顆粒由于失去外力作用與基體親和度下降，團聚將會再次發生，進一步造成復合材料內分布不均勻，致使顆粒增強鋁基復合材料的綜合性能下降。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的不足，在鋁基體中添加高硬度和低表面能的鋁銅鐵準晶為增強體，經熔煉爐熔煉、復合攪拌爐內超聲波輔助旋噴攪拌，使準晶顆粒與半固態合金熔體進行混合，然后澆注成型，制得準晶增強鋁基復合材料，以提高鋁基復合材料的力學性能。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：鋁合金、鋁銅鐵準晶、無水乙醇、氬氣、氧化鋅脫模劑，其準備用量如下：以克、毫升、厘米³為計量單位

鋁合金：ZL101A 固態塊體 15000g±1g

鋁銅鐵準晶：Al₆₄Cu₂₄Fe₁₂ 固態粉體 750g±1g

無水乙醇：C₂H₅OH 液態液體 3000mL±50mL

氬氣：Ar 氣態氣體 800000cm³±100cm³

氧化鋅脫模劑： 液態液體 150mL±5mL

制備方法如下：

(1)制備成型模具

成型模具用熱作模具鋼制造，模具型腔為圓筒形，型腔表面粗糙度均為：Ra0.08-0.16μm，型腔斜度角為5°；

(2)預處理鋁銅鐵準晶

球磨，將鋁銅鐵準晶750g±1g置于球磨機的球磨罐內，進行球磨，磨球與粉體的體積比為3:1，球磨時間3.5h，球磨后成鋁銅鐵準晶細粉；

篩選，將鋁銅鐵準晶細粉用400目篩網過篩，球磨、過篩反復進行，成鋁銅鐵準晶粉末；

(3)鋁合金切塊