[發(fā)明專利]原位鋁基復(fù)合材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910258317.8 | 申請日： | 2019-04-01 |
| 公開（公告）號： | CN110512111A | 公開（公告）日： | 2019-11-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳一;陳哲;廉清;肖亞開;王浩偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海交通大學(xué);安徽相邦復(fù)合材料有限公司 |
| 主分類號： | C22C1/10 | 分類號： | C22C1/10;C22C1/03;C22C1/06;C22C21/16;C22C21/06;C22C32/00 |
| 代理公司： | 31236 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 莊文莉<國際申請>=<國際公布>=<進入 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 熔體 制備 原位鋁基復(fù)合材料 復(fù)合材料粉末 鋁合金精煉劑 鋁基復(fù)合材料 鋁錳中間合金 鋁銅中間合金 鋁鈦中間合金 鋁鋯中間合金 高溫覆蓋劑 激光吸收率 除氣精煉 工藝操作 顆粒球形 顆粒增強 原位自生 中間合金 熔煉 低成本 副產(chǎn)物 高效率 純鋁 純鎂 混勻 鋁鈧 霧化 生產(chǎn) | ||
本發(fā)明公開了一種原位鋁基復(fù)合材料的制備方法，其包括如下步驟：在純鋁中加入高溫覆蓋劑，進行熔煉，得到熔體；向所述熔體中加入KBF4和KTiF6，混勻進行反應(yīng)；除去副產(chǎn)物后，依次加入鋁銅中間合金、鋁鋯中間合金、鋁鈧中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金和純鎂，并加入無害鋁合金精煉劑，在700～850℃下依次進行除氣精煉和氣霧化，得到原位自生TiB2顆粒增強的Al?Cu?Mg復(fù)合材料粉末。本發(fā)明制備出了能同時具備高激光吸收率，顆粒球形率高的鋁基復(fù)合材料粉末，且工藝操作簡單易行，低成本高效率，適合進行批量生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種原位鋁基復(fù)合材料的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
近年來，兵器制造、航空航天等高端裝備領(lǐng)域的迅速發(fā)展對材料的性能和制備提出了越來越苛刻的要求：結(jié)構(gòu)材料除了要具備高的比剛度和比模量以外，還得有高塑性和高強度。目前，大型飛機等裝備制造行業(yè)對大型、精密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輕質(zhì)高強韌合金構(gòu)建的需求越來越迫切，以滿足其對高性能、高可靠性以及高經(jīng)濟性和高環(huán)保性的需要。激光增材制造技術(shù)能很好應(yīng)對以上航空航天等高端制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)難題，得到了工業(yè)界越來越多的青睞。
目前制備預(yù)合金化粉末的方法主要為霧化法和旋轉(zhuǎn)電極法，雖然它們已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化，但受制于激光吸收率等關(guān)鍵技術(shù)指標的限制，目前可提供的合金粉末種類有限。特別是在鋁合金激光增材制造領(lǐng)域，鑒于鋁合金較低的激光吸收率，目前適于激光增材制造的鋁合金粉末僅限于Al-Si體系，嚴重制約了鋁基材料在激光增材制造領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，利用該類商業(yè)化粉末制備出來的零部件已具備較高尺寸精度，并在航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域獲得了一些應(yīng)用。例如美國GE航空發(fā)動機業(yè)務(wù)部門利用激光增材制造實現(xiàn)其零部件的輕量化生產(chǎn)，以及通過產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化和免組裝的整體式制造來提升航空零部件的性能。其制造的傳感器外殼得到了美國聯(lián)邦航空部的認證，已被安裝在超過400個GE90-94B航空發(fā)動機中。GE航空GE90/GE9X的負責(zé)人曾表示，使用鑄造等傳統(tǒng)制造方法研發(fā)這樣一個零部件需要幾年時間，而新技術(shù)的使用則讓產(chǎn)品開發(fā)周期縮短了一年的時間。但是制備的零件易產(chǎn)生較高的殘余應(yīng)力及微米級別的裂紋及孔洞等缺陷，從而降低材料的疲勞強度、塑性和韌性，導(dǎo)致零件生產(chǎn)成品率低、可靠性不足且成本高居不下。因此傳統(tǒng)的商業(yè)化合金粉末不能完全滿足高性能零部件的制造。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述材料體系限制及改進需求，提出了一種激光增材制造用2XXX系原位鋁基復(fù)合材料粉末及制備方法，制備出了能同時具備高激光吸收率，顆粒球形率高的鋁基復(fù)合材料粉末，且工藝操作簡單易行，低成本高效率，適合進行批量生產(chǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種原位鋁基復(fù)合材料的制備方法，其包括如下步驟：
在純鋁中加入高溫覆蓋劑，進行熔煉，得到熔體；
向所述熔體中加入KBF4和KTiF6，混勻進行反應(yīng)；
除去副產(chǎn)物后，依次加入鋁銅中間合金、鋁鋯中間合金、鋁鈧中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金和純鎂，并加入無害鋁合金精煉劑，在700～850℃下依次進行除氣精煉和氣霧化，得到原位自生TiB2顆粒增強的Al-Cu-Mg復(fù)合材料；
將所述原位自生TiB2顆粒增強的Al-Cu-Mg復(fù)合材料進行合金元素的均勻化熱處理。
作為優(yōu)選方案，所述熔體的溫度為650～950℃。
作為優(yōu)選方案，所述KBF4、K2TiF6的質(zhì)量比為1:(0.5～1:2)。
作為優(yōu)選方案，所述高溫覆蓋劑為JZF-03型高溫覆蓋劑。
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