[發(fā)明專利]一種原位合成雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010213873.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111378861B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祁明凡;李靜媛;康永林;徐玉昭;烏拉別克·朱瑪別克;陳雨來
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種原位合成雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1）以鋁/鋁合金粉、石墨粉和硼質(zhì)粒為原料，制成預(yù)制體；

S2）將S1）得到的預(yù)制體固定在攪拌桿下部，并深入待處理鋁/鋁合金熔體內(nèi)部，通過發(fā)生原位反應(yīng)合成彌散分布的Al₃BC和AlB₂雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熔體，冷卻后即得雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；具體步驟為：

S2.1）先將待處理的鋁/鋁合金熔煉，然后依次精煉、除氣、扒渣后將合金熔體溫度保溫至液相線溫度以上20~250℃保溫；

S2.2）將預(yù)制體固定在攪拌桿的下部，并將所述攪拌桿深入到S2.1）得到的鋁/鋁合金熔體內(nèi)部進(jìn)行攪拌旋轉(zhuǎn)，同時在熔體內(nèi)部引入超聲；

S2.3）預(yù)制體在熔體內(nèi)逐層熔化、脫落，在離心力和強(qiáng)制對流作用下硼和碳均勻分布于熔體內(nèi)部，同時在超聲和攪拌引起的空化、聲流和對流作用下加速原位反應(yīng)合成彌散分布的Al₃BC和AlB₂雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合熔體，冷卻后即得雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括S3）鑄造工藝，將S2）得到彌散分布的Al₃BC和AlB₂雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熔體進(jìn)行鑄造成形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述S1）的具體步驟為：

S1.1）分別稱取鋁/鋁合金粉、石墨粉和硼質(zhì)粒；

S1.2）先將鋁/鋁合金粉與石墨粉混勻后球磨，接著加入硼質(zhì)粒混勻并繼續(xù)球磨后冷壓成型制成預(yù)制體備用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S1.1）中的鋁/鋁合金粉粒度＜30μm、純度＞99%；硼質(zhì)粒粒度＜2μm、純度＞98%；石墨粉粒度＜4μm、純度＞99.5%；硼質(zhì)粒和石墨粉的質(zhì)量比大于1且小于10，鋁/鋁合金粉的質(zhì)量是硼質(zhì)粒和石墨粉質(zhì)量總和的兩倍以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S1.2）中所述鋁/鋁合金粉與石墨粉的球磨時間為6~40小時；繼續(xù)球磨的時間為5~24小時；得到的預(yù)制體致密度大于70%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述S2.1）中，所述待處理鋁/鋁合金與所述預(yù)制體的鋁/鋁合金的成分相同；且所述預(yù)制體的質(zhì)量小于熔體質(zhì)量的1/5。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述S2.2）中，超聲強(qiáng)度100~2000 W、攪拌速度100~1200 r/min，反應(yīng)時間5~200 min。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的鑄造成形包括壓鑄、半固態(tài)鑄造、擠壓鑄造、液態(tài)模鍛、砂型鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造、離心鑄造和熔模鑄造。

9.一種雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，其特征在于，所述雙相顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料采用如權(quán)利要求1-8任意一項所述的制備方法制備得到。