[發(fā)明專利]一種內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711415938.X | 申請(qǐng)日： | 2017-12-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108165793B | 公開（公告）日： | 2020-01-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 邱豐;朱琳;姜啟川 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C1/05 | 分類號(hào)： | C22C1/05;C22C21/00;C22C32/00;C22F1/04;B22F3/20 |
| 代理公司： | 11531 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) | 代理人： | 李宏偉 |
| 地址： | 130025 吉林省長(zhǎng)春市南關(guān)*** | 國(guó)省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制備 鋁合金材料 納米尺寸顆粒 尺寸陶瓷 納米顆粒強(qiáng)化 金屬 低體積分?jǐn)?shù) 高體積分?jǐn)?shù) 熱擠壓成型 熱處理 納米強(qiáng)化 原位反應(yīng) 強(qiáng)韌性 增強(qiáng)相 鋁合金 超強(qiáng) 壓坯 引入 應(yīng)用 | ||
1.一種內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
(1)制備壓坯：
(1a)將碳納米管CNTS/炭黑，鈦粉，鋁合金粉按以下三種配比配制成100g混合粉末；
①當(dāng)納米TiC陶瓷顆粒的體積分?jǐn)?shù)為10vol.％：
將碳納米管CNTS/炭黑，鈦粉，鋁合金粉分別按照各自重量分別為：碳源即納米碳管CNT+炭黑：3.28克，鈦粉：13.08克，鋁合金粉：83.64克，配制成100克混合粉末；其中納米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.％，即：納米碳管CNT：1.64克；炭黑：1.64克；
②當(dāng)納米TiC陶瓷顆粒的體積分?jǐn)?shù)為20vol.％：
將碳納米管CNTS/炭黑，鈦粉，鋁合金粉分別按照各自重量分別為：碳源即納米碳管CNT+炭黑：6.13克，鈦粉：24.43克，鋁合金粉：69.44g，配制成100g混合粉末；其中納米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.％，即：納米碳管CNT：3.065克；炭黑：3.065克；
③當(dāng)納米TiC陶瓷顆粒的體積分?jǐn)?shù)為30vol.％：
將碳納米管CNTS/炭黑，鈦粉，鋁合金粉分別按照各自重量分別為：碳源即納米碳管CNT+炭黑：8.63克，鈦粉：34.38克，鋁合金粉：56.99g，配制成100g混合粉末；其中納米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.％，即：納米碳管CNT：4.315克；炭黑：4.315克；或者納米碳管CNT占碳源的100wt.％，即：納米碳管CNT：8.63克；或者炭黑占碳源的100wt.％，即：炭黑：8.63克；
(1b)用球磨混料機(jī)將配好的混合粉末以50r/min的速度均勻混合15-20h；氧化鋯磨球和混合粉末的質(zhì)量比是8:1；
(1c)將球磨混好的粉料在液壓機(jī)上冷壓制成圓柱形壓坯；
(2)制備內(nèi)生納米TiC顆粒原位反應(yīng)及納米強(qiáng)化鋁合金：
(2a)用石墨紙將步驟(1)中制得的壓坯包裹好放入到石墨模具中；
(2b)再將石墨模具放入到真空熱爆爐中進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度加熱到500℃，保溫10min，使石墨模具和樣品溫度保持一致；
(2c)繼續(xù)加熱至反應(yīng)溫度急劇升高的一瞬間，并在該溫度保溫7min到8min；
(2d)最后停止加熱，待溫度降低到750-800℃，對(duì)反應(yīng)塊施壓?jiǎn)蜗蜉S向30MPa作用時(shí)間20-30s，達(dá)到充分致密；
(3)熱擠壓成型：
(3a)將步驟(2)中制得的內(nèi)生納米TiC顆粒強(qiáng)化鋁合金用線切割機(jī)切成的圓柱形試樣；
(3b)在200t的擠壓機(jī)上對(duì)圓柱形試樣進(jìn)行擠壓處理，其中擠壓比為12:1-20:1，擠壓溫度為500-550℃，熱擠壓前圓柱形試樣 在熱擠壓溫度下保溫2h；通過(guò)熱擠壓塑性變形后得到內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料；
(4)熱處理：
(4a)固溶熱處理：溫度為500℃，保溫時(shí)間1.5-2h，之后進(jìn)行冷水淬火；
(4b)時(shí)效處理：將淬火后的鋁合金材料放入時(shí)效爐中，在160℃進(jìn)行人工時(shí)效，保溫12-20h，然后隨爐冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料制備方法，其特征在于：所述步驟(1a)所用鋁合金粉成分為Al-5Cu-0.5Mg-0.5Si-0.7Fe-0.15Ti-0.8Mn-0.1Cr-0.25Zn。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所用的石墨模具的內(nèi)腔尺寸為Φ45。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)生納米尺寸顆粒強(qiáng)化鋁合金材料制備方法，其特征在于：步驟(3)中所用的用于熱擠壓處理的圓柱形試樣尺寸為直徑D38mm，高5-15mm。
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