[發(fā)明專利]一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法、復(fù)合材料及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810547686.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN108930034B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文;王洪鐸;喬柯;王快社;彭湃;王盈輝;金園園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué);西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/04
• 分類號(hào): C23C24/04;C23C24/06;B23K20/12
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發(fā)明公開了一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法、復(fù)合材料及裝置，包括采用冷噴涂沉積累加方法在輕金屬基體表面進(jìn)行輕金屬粉末涂層的噴涂沉積，再利用滾式振動(dòng)方法將增強(qiáng)粉體嵌入輕金屬粉末涂層和/或提高輕金屬粉末涂層的緊實(shí)度，最后利用攪拌摩擦焊進(jìn)行輕金屬粉末涂層的攪拌摩擦處理。從而制備出單層輕金屬?gòu)?fù)合層材料，重復(fù)以上步驟，將獲得具有一定厚度的輕金屬塊體復(fù)合材料，該方法成本低廉，加工效率高，可控性好，制備的輕金屬塊體復(fù)合材料內(nèi)應(yīng)力小、無(wú)缺陷，綜合性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料和制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法、復(fù)合材料及裝置。

背景技術(shù)

鎂合金、鋁合金輕金屬材料具有密度低、比強(qiáng)度、比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于制造工業(yè)中，逐漸成為最具應(yīng)用前景的輕質(zhì)有色金屬材料。近年來(lái)，隨著航空航天等工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)輕金屬高性能塊體復(fù)合材料的要求越來(lái)越高。

塊體復(fù)合材料的制備方法包括三種，液相法、固相法和氣相法，固相法和氣相法由于工作溫度較高，適用于高溫和難熔金屬?gòu)?fù)合材料的制備。對(duì)于輕金屬塊體復(fù)合材料，通常采用液相法制備，液相法常用的有鑄造法，鑄造法液相溫度易于控制，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。但鑄造法鑄造時(shí)，由于強(qiáng)化相顆粒的加入造成成形的粘滯阻力、微觀組織的不均勻性、過(guò)度的界面反應(yīng)等問(wèn)題，常常出現(xiàn)成形質(zhì)量差，鑄造組織中易產(chǎn)生氣孔、縮松以及成分偏析等缺陷，其鑄造材料性能無(wú)法滿足輕金屬塊體復(fù)合材料的使用要求。因此，針對(duì)輕金屬塊體復(fù)合材料制備時(shí)，高溫成形質(zhì)量差、易產(chǎn)生宏觀組織缺陷，造成性能嚴(yán)重下降等問(wèn)題，急需選用一種制備輕金屬塊體復(fù)合材料的方法，解決目前常規(guī)鑄造方法所面臨的主要問(wèn)題，以獲得致密性好，組織混合均勻，綜合性能優(yōu)異的輕金屬塊體復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法，解決傳統(tǒng)復(fù)合材料制備方法在輕金屬塊體復(fù)合材料制備上的瓶頸問(wèn)題，獲得成本低廉，效率高，可控性好，綜合性能優(yōu)異的輕金屬塊體復(fù)合材料。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料采用本發(fā)明的輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法制備得到。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備裝置，該裝置主要包括振動(dòng)碾壓構(gòu)件，通過(guò)振動(dòng)碾壓技術(shù)的加入，提高復(fù)合材料的整體加工性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

為達(dá)到本發(fā)明的第一個(gè)目的，一種輕金屬塊體復(fù)合材料的制備方法，包括采用冷噴涂沉積累加方法在輕金屬基體表面進(jìn)行輕金屬粉末涂層的噴涂沉積，再利用滾式振動(dòng)方法將增強(qiáng)粉體嵌入輕金屬粉末涂層和/或提高輕金屬粉末涂層的緊實(shí)度，最后利用攪拌摩擦焊進(jìn)行輕金屬粉末涂層的攪拌摩擦處理。

可選的，噴涂沉積完成后的輕金屬粉末涂層的溫度在100～150℃時(shí)進(jìn)行滾式振動(dòng)方法處理。

可選的，所述的增強(qiáng)粉體選自硼酸鋁、SiC、Cr₃C₂、Cu、Al、Si、Zn和W中的一種或一種以上的混合物，增強(qiáng)粉體的粒度為10～20μm；增強(qiáng)粉體在每層輕金屬粉末涂層中的添加量為0.08～0.1g/cm²。

可選的，所述輕金屬粉末選自Al粉、Mg粉、2024Al合金粉、AlSi 10Mg鋁合金粉、AZ31鎂合金粉和AZ91鎂合金粉中的一種或一種以上的混合物，所述的輕金屬粉末的粒徑是26～45μm；所述基體為Al合金板或Mg合金板。

可選的，所述的滾式振動(dòng)方法中的滾壓深度為0.2～0.5mm，振動(dòng)頻率50～100Hz。

可選的，所述的冷噴涂沉積累加的噴涂壓力為1.5～3.5MPa，噴涂厚度為4.4～4.5mm；