[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米氮化鋁增強(qiáng)7075鋁合金的熱壓方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811080102.3
• 申請(qǐng)日: 2018-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109112335B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆洪;魏志帆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/05
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/05;C22C1/10;C22C21/00;B22F1/02;C23C18/38;C23C18/18;C22C32/00
• 代理公司: 南昌新天下專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種納米氮化鋁增強(qiáng)7075鋁合金的熱壓方法，在酸性環(huán)境下，利用敏化液在納米AlN_np表面吸附Sn²⁺離子，并在后期活化過(guò)程中得到以納米AlN_np為核心，表面吸附的Pd?Sn為化學(xué)鍍反應(yīng)中心的殼型顆粒，最后經(jīng)過(guò)化學(xué)鍍得到Cu包覆納米AlN_np顆粒。所得粉末與7075鋁合金粉按所需比例混合球磨并冷壓得到冷壓坯料。將冷壓坯料放入石墨模具中進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)。將所得熱壓坯料通過(guò)熱擠壓機(jī)進(jìn)行塑性熱變形處理，得到擠壓坯料，隨后將擠壓坯料再次進(jìn)行等徑角擠壓處理，得到高性能產(chǎn)品。本發(fā)明所制備的產(chǎn)品具有優(yōu)良的機(jī)械性能，同時(shí)，本發(fā)明具有簡(jiǎn)單、安全、易于操作和可控等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有重量輕、比強(qiáng)度高、比剛度高、低密度、耐磨性以及低成本等優(yōu)點(diǎn)而成為很有前景的新型材料之一，因而在汽車(chē)工業(yè)、航空航天、電子、軍工、體育等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中，氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料成為金屬基復(fù)合材料中備受矚目、研究最多、潛在應(yīng)用最廣的復(fù)合材料。

大量的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增強(qiáng)體的尺寸達(dá)到微米級(jí)時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著增強(qiáng)體含量的增加而下降，較弱的結(jié)合界面及因增強(qiáng)體團(tuán)聚而誘發(fā)裂紋粗化是導(dǎo)致性能下降的主要原因。近年來(lái)，有研究者發(fā)現(xiàn)，加入少量的納米尺寸的增強(qiáng)體可以大大地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，比如：較高的比強(qiáng)度、較好的高溫性能、抗蠕變、抗腐蝕等等。

隨著金屬基復(fù)合材料制備手段的日新月異，其制備過(guò)程中的各種問(wèn)題也暴露無(wú)遺，例如界面上脆性相的析出，強(qiáng)烈的界面反應(yīng)導(dǎo)致增強(qiáng)體的損耗，增強(qiáng)體的形貌對(duì)復(fù)合材料綜合性能的影響，增強(qiáng)體與基體之間的載荷傳遞等。在這些問(wèn)題中復(fù)合材料的界面幾乎是一個(gè)永恒的話(huà)題。同時(shí)，以液相參與的復(fù)合材料制備工藝中，液-固兩相的潤(rùn)濕性顯得尤為重要，一方面決定了復(fù)合材料制備的難易程度，另一方面又間接地反映了復(fù)合材料的綜合性能。尤其對(duì)于納米顆粒而言，較大的體表比、納米顆粒間的范德華力及與金屬熔體較差的潤(rùn)濕性使得納米增強(qiáng)體很難均勻地分布及分散在金屬熔體中。因此，統(tǒng)觀整個(gè)復(fù)合材料的制備工藝，對(duì)于界面問(wèn)題和潤(rùn)濕性的研究是制備性能優(yōu)異復(fù)合材料的前提和基礎(chǔ)。

在公開(kāi)專(zhuān)利號(hào)106350753B，名稱(chēng)為：“一種單質(zhì)銅包覆晶須碳納米管/鎂基復(fù)合材料半固態(tài)坯料的制備方法”中。利用化學(xué)吸附對(duì)碳納米管進(jìn)行預(yù)處理得到鍍銅的碳納米管。再引入超聲分散并熔鑄得到復(fù)合材料。事實(shí)上該方法由于化學(xué)吸附的局限性，對(duì)人體傷害較大，并且還需要單獨(dú)對(duì)碳納米管羧基化，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，不利于大批量的生產(chǎn)，具有一定的局限性。

在公開(kāi)專(zhuān)利號(hào)104532032A，名稱(chēng)為：“一種基于復(fù)合振動(dòng)技術(shù)制備納米氧化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料半固態(tài)漿料的方法”中。利用球磨的機(jī)械合金化作用對(duì)納米氧化鋁進(jìn)行預(yù)處理得到包覆Mg的復(fù)合顆粒。再引入超聲分散并熔鑄得到復(fù)合材料。事實(shí)上該方法由于Mg與納米氧化鋁是通過(guò)物理機(jī)械方式結(jié)合，其結(jié)合強(qiáng)度較弱，包覆效果并不好，為后續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)一定的隨機(jī)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種納米氮化鋁增強(qiáng)7075鋁合金的熱壓方法。

本發(fā)明利用化學(xué)鍍法在納米氮化鋁表面包覆一層金屬銅，在球磨及真空熱壓的過(guò)程中使得納米增強(qiáng)相均勻地分散在基體中，并通過(guò)熱塑性擠壓和等徑角擠壓得到性能優(yōu)異的產(chǎn)品。該方法成本低，能夠大批量生產(chǎn)。同時(shí)，所形成的Al/AlN_np界面通過(guò)金屬銅層穩(wěn)定結(jié)合，結(jié)合性能較好，所得的復(fù)合材料晶粒細(xì)小，機(jī)械性能優(yōu)異。

在熱壓的過(guò)程中Cu包覆納米AlN_np顆粒的含量、環(huán)境的控制以及工藝參數(shù)的確定非常重要，這三個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，都直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。