[發明專利]一種TaB2

有效

• 申請號: 201910114065.1
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109811204B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 趙德剛;王琳;孫昱;薄琳
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料及其制備方法，該鋁基復合材料其由基體和增強相組成，所述基體為鋁或鋁合金，所述增強相為TaB₂顆粒。本發明通過低成本的七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀在鋁熔體或鋁合金熔體中原位反應生成了TaB₂顆粒，制備出新型的TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料，TaB₂顆粒與基體界面結合良好，復合材料力學性能優異，工業產業化前景良好，這對于鋁基復合材料的開發和應用具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種鋁基復合材料及其制備方法，具體涉及一種TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料及其制備方法，屬于金屬材料及冶金技術領域。

背景技術

鋁基復合材料具有鋁合金基體的高塑性、高韌性和增強相的高強度、高彈性、高穩定性的優點，在汽車和航空航天等領域具有廣闊的應用前景。制備鋁基復合材料的方法主要有外加法和原位合成法，外加法主要通過外界直接添加如碳化硅等顆粒增強體制備高強鋁基復合材料。原位合成法是在鋁熔體內部直接反應生產增強體，原位方法避免了外加增強體的污染問題，也避免了熔鑄過程中增強體與基體的潤濕性問題，有利于制備更好的復合材料。目前原位制備的方法主要有液-固反應，液-液反應，混和鹽反應，自蔓延高溫合成法，離子反應合成法等。目前的原位反應的鋁基復合材料的增強相主要有TiB₂、TiC等。TaB₂比TiB₂、TiC具有更高的熔點、硬度和彈性模量，但是TaB₂在鋁基復合材料的增強相卻未有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料，該復合材料以TaB₂顆粒為增強相，力學性能優異。

本發明的另一目的是提供了該TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料的制備方法，該方法制備工藝簡單、原料成本低、TaB₂顆粒原位生成、含量易控制，所得復合材料力學性能較基體改善明顯，工業產業化前景良好。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料，其由基體和增強相組成，所述基體為鋁或鋁合金，所述增強相為TaB₂顆粒。

進一步的，所述TaB₂顆粒在TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料中的質量百分含量為1.5-4%。TaB₂顆粒與基體界面結合良好，TaB₂顆粒尺寸為1-5微米。

本發明提供了上述TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料的制備方法，該方法包括以七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀為原料，在鋁熔體或鋁合金熔體中原位形成TaB₂顆粒的步驟。優選的，七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀的摩爾比為1:2。本發明以七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀為原料，在鋁熔體或鋁合金熔體中通過原位生成的方式形成TaB₂顆粒，而非直接加入TaB₂，該方法原料成本低、所得TaB₂顆粒與基體界面結合良好，所得復合材料的力學性能優異。

進一步的，制備上述TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料包括以下具體步驟：

（1）將七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀按1:2的摩爾比混合均勻;

（2）將鋁錠或鋁合金的各原料加熱熔化，得鋁熔體或鋁合金熔體，然后將混合均勻的七氟鉭酸鉀和四氟硼酸鉀的混合物撒在鋁熔體或鋁合金熔體表面，并充分攪拌，直至反應完全；

（3）將步驟（2）最終得到的熔體表面的液態渣除掉，加入精煉劑和細化劑，攪拌均勻后澆注，得TaB₂顆粒增強的鋁基復合材料。