[發(fā)明專利]一種碳化硼鋁復合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011070777.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112176227B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 池海濤;黃鐵明;黃禎榮;馮永平;張建雷
• 申請（專利權）人: 福建祥鑫股份有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/08;C22C32/00;C22C1/05;C22F1/04;C22F1/047;B22F1/00;B22F3/20;B22F3/24
• 代理公司: 泉州豐碩知識產權代理事務所(普通合伙) 35249
• 代理人: 朱劍虹

1.一種碳化硼鋁復合材料，其特征在于，按體積百分比包括：81%-97%鋁合金和3%-19%碳化硼；所述碳化硼包括平均粒徑D50為18.2μm的第一碳化硼、平均粒徑D50為7.8μm的第二碳化硼和平均粒徑D50為0.3μm的第三碳化硼，第一碳化硼、第二碳化硼和第三碳化硼的體積比為10-12:3-5:1；所述鋁合金包括平均粒徑D50為12.6μm的第一鋁合金、平均粒徑D50為4.5μm的第二鋁合金和平均粒徑D50為0.6μm的第三鋁合金，第一鋁合金、第二鋁合金和第三鋁合金的體積比為9-13:5-7:1；

所述鋁合金，以質量百分比計，其組成為：Si 0.25%、Fe 0.16%、Cu 0.07%、Mn 0.8%、Mg6.3%、Zn 0.13%，Cr 0.11%、Sc 0.15%、Zr 0.16%、Pm 0.06%，其余為Al和其他不可避免的雜質元素。

2.一種根據(jù)權利要求1所述碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、表面處理：按上述比例計算的第一碳化硼、第二碳化硼和第三碳化硼進行水洗，洗滌過程中，水洗的溫度為58-72℃，靜置6-7min后將洗滌容器內上層水體去除；前述步驟如此反復2-3次；洗滌干凈的碳化硼置于烘干箱中進行烘干，烘干時間為14-17h；烘干后的碳化硼置于爐中加熱，溫度為600-700℃，時間為1-1.5h；

S2、球磨混粉：將步驟S1備用的碳化硼與第一鋁合金粉體混合，置于球磨機中，球磨機轉速為500-600轉/分鐘，時間為1.5-2.5h，然后將第二鋁合金粉體加入球磨機中，進行混合，球磨機轉速為300-400轉/分鐘，時間為1-1.5h，再接著將第三鋁合金粉體加入球磨機中，進行混合，球磨機轉速為150-250轉/分鐘，時間為1.5-2h，得到混合均勻的粉末；

S3、燒結：將經步驟S2得到的粉末置于筒狀模具中，冷壓至壓力為8-18MPa，然后將模具放入加熱爐中加熱、保溫時間為2.5-3.5h后，利用壓力機進行熱壓，熱壓完成后冷卻至室溫脫模，制得鑄錠；

S4、均勻化處理：將經步驟S3制得的鑄錠，加熱后，進行保溫16-22h，保溫結束后隨爐冷卻至室溫，制得均質化處理后的鑄錠；

S5：將步驟S4均質化處理后的鑄錠置于擠壓機中進行擠壓，其中鑄錠采用分段梯度加熱方式加熱；擠壓筒頭部的加熱溫度為475-485℃，中部的加熱溫度為460-470℃，尾部的加熱溫度為455-460℃；擠壓模具溫度為450-460℃，擠壓速度控制為0.4-0.7mm/s，鑄錠擠出后置于保溫爐中，進行爐冷，其中，擠壓后材料冷卻速率控制為6-9℃/min，冷卻至100℃以下后進行空冷，制得復合材料；

S6、熱處理：將經步驟S5制得的復合材料進行保溫、水淬火后時效。

3.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中洗滌干凈的碳化硼置于烘干箱中進行烘干的溫度為65-70℃。

4.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中將模具放入加熱爐中加熱至溫度540-558℃。

5.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中利用壓力機進行熱壓，壓力為65-73MPa。

6.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中將經步驟S3制得的鑄錠，加熱520-550℃后，進行保溫16-22h。

7.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S5中擠壓筒的擠壓比為60-65。

8.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S6中熱處理工藝為：530-560℃下保溫1.5-2.5h。

9.根據(jù)權利要求2所述的碳化硼鋁復合材料的制備方法，其特征在于，步驟S6中時效溫度為180-195℃，時效時間為5-7h。