[發明專利]一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201811607766.0
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109576526A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 邱豐;趙建融;舒世立;楊宏宇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/10;C22F1/053
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

本發明公開一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al?Zn?Mg?Cu鋁合金，所述熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al?Zn?Mg?Cu鋁合金的化學組成及其質量百分比為：Zn：5.1wt.％?6.1wt.％；Mg：2.1wt.％?2.9wt.％；Cu：1.2wt.％?2.0wt.％；Si：0wt.％?0.40wt.％；Fe：0wt.％?0.50wt.％；Mn：0wt.％?0.30wt.％；Ti：0wt.％?0.20wt.％；Cr：0.18wt.％?0.28wt.％；TiCN、TiB₂和AlN：0.05wt.％?0.4wt.％；余量為Al。本發明還公開了熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al?Zn?Mg?Cu鋁合金的制備方法，在合金熔體中原位自蔓燃反應均勻分散多相微納米混雜尺寸TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒，并優化了TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒的含量，提高了鋁合金的強韌性。

技術領域

本發明涉及鋁合金以及納米顆粒強化鋁合金領域，更具體的是，本發明涉及一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的方法。

背景技術

新能源、汽車、航空、航天及通訊等領域對材料的輕量化、高性能、長壽命以及高效能的不斷追求，其中絕大多數是對新型高性能鋁合金的需求。 Al-Zn-Mg-Cu鋁合金具有較高的比強度和比剛度，且易于加工，是航空航天、交通運輸領域的重要工程材料。但是目前的Al-Zn-Mg-Cu鋁合金由于其高溫強度還有待提高，限制了其進一步的應用。因此，這引發了材料領域關于輕質、高強韌性的顆粒增強鋁基復合材料的研究。陶瓷顆粒比強度高、耐腐蝕性能好，作為增強相給復合材料帶來了較高的強度、耐腐蝕、耐磨損性能，具有重要的發展前景。在目前的研究中，引入顆粒的方法主要分為外加法和內生法。外加法中陶瓷顆粒與基體之間的潤濕性不好，界面容易產生化學反應，易污染，而內生方法中的自蔓延合成法，按照起始反應物的狀態可以分為，氣相-液相，液相-液相，液相-固相。

而目前，對于提高Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的強度的方法仍在通過微合金化和成分調整、均勻化、固溶、時效等熱處理方面的手段，這些傳統的處理方法雖然能小幅提高Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的力學性能，但提高程度有限，尤其是繁瑣的熱處理工藝、必定帶來工藝的不穩定因素和增加成本。

發明內容

本發明的一個目的是設計開發了一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化 Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，在合金熔體中原位自蔓燃反應均勻分散多相微納米混雜尺寸TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒，并優化了TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒的含量，提高了鋁合金的強韌性。

本發明的另一個目的是設計開發了一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的制備方法，在合金熔體中引發Al-Ti-B₄C-BN體系的原位自蔓燃反應，生成多相微納米混雜尺寸TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒，并將顆粒直接分散于Al-Zn-Mg-Cu鋁合金熔體內，同時優化了TiCN、TiB₂和AlN陶瓷顆粒的含量，分散效果更好，強化過程簡單方便，可操作性強。

本發明提供的技術方案為：

一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，所述熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的化學組成及其質量百分比為：Zn：5.1wt.％-6.1wt.％；Mg：2.1wt.％-2.9wt.％；Cu：1.2wt.％-2.0wt.％； Si：0wt.％-0.40wt.％；Fe：0wt.％-0.50wt.％；Mn：0wt.％-0.30wt.％；Ti：0 wt.％-0.20wt.％；Cr：0.18wt.％-0.28wt.％；TiCN、TiB₂和AlN：0.05wt.％-0.4 wt.％；余量為Al。

一種熔體內原位多相混雜尺度陶瓷強化Al-Zn-Mg-Cu鋁合金的制備方法，包括如下步驟：