[發明專利]一種鋁基合金、鋁基復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011099168.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112195358A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 賈義旺;劉政材;宋東福;夏鵬;周楠;鄭開宏
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院材料與加工研究所
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明公開了一種鋁基合金、鋁基復合材料及其制備方法與應用，屬于先進金屬基復合材料制備技術領域。鋁基合金的制備包括：將K₂TiF₆和KBF₄的混合物與Al熔體于第一次超聲振動條件下混合反應，冷卻至720?750℃，再進行第二次超聲振動和澆鑄。通過混合過程和澆注前均引入超聲振動，可大幅度縮短反應時間，細化晶粒、打破團簇，有效消除顆粒團聚，提高顆粒的彌散度。制得的鋁基合金具有高彌散分布的細晶粒原位自生二硼化鈦顆粒，較基體金屬在強度和硬度方面均得到了明顯提升。上述鋁基合金與合金元素及Al材料制備的鋁基復合材料也具有較佳的強度和硬度。上述鋁基合金和鋁基復合材料均可用于生產航空航天器件及汽車制造器件等。

技術領域

本發明涉及先進金屬基復合材料制備技術領域，具體而言，涉及一種鋁基合金、鋁基復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

硬質陶瓷顆粒對鋁合金凝固組織具有細化、強化作用，通過在基體中添加細小的陶瓷顆粒，可大幅提高合金的比強度、比模量及高溫穩定性，在航空航天、汽車制造、電子器件、體育器材等領域具有十分廣闊的應用前景。

傳統金屬基復合材料的液相制備方法是在熔融基體中加入外部合成的增強體。但由于增強體表面的污染，產生了增強體與基體潤濕性差、增強體與基體結合不良、增強顆粒團聚嚴重、界面反應產物的形成等不可避免的缺陷。采用原位自生混合鹽法生產的鋁基復合材料可有效避免基體與增強相間潤濕性差、增強相顆粒晶粒尺寸受原始顆粒大小限制等問題。

但是，混合鹽法耗時耗能，且所得的金屬基復合材料較基體材料在強度和硬度方面提升不明顯。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本申請的目的之一包括提供一種鋁基合金的制備方法，該方法可大幅度縮短材料之間的反應時間，細化晶粒、打破團簇，有效消除反應中顆粒的團聚，提高了顆粒的彌散度。

本申請的目的之二包括提供一種由上述制備方法制備得到的鋁基合金，該復合材料相比基體金屬在強度和硬度方面均得到了明顯提升。

本申請的目的之三包括提供一種上述鋁基合金的應用，例如可用于生產航空航天器件、汽車制造器件、電子器件或體育器材。

本申請的目的之四包括提供一種鋁基復合材料，其由上述鋁基合金以及Al材料和合金元素制備而得。

本申請的目的之五包括提供一種上述鋁基復合材料的制備方法。

本申請的目的之六包括提供一種上述鋁基復合材料的應用，其也可用于生產航空航天器件、汽車制造器件、電子器件或體育器材。

本申請可這樣實現：

第一方面，本發明實施例提供一種鋁基合金的制備方法，包括以下步驟：

將K₂TiF₆和KBF₄的混合物與Al熔體于第一次超聲振動條件下混合反應，反應完成后冷卻至不低于720℃且不高于750℃，保溫5-10min，待溫度穩定后再依次進行第二次超聲振動和澆注。

在可選的實施方式中，第一次超聲振動和第二次超聲振動均于1-1.5kW的條件下進行3-6min。

在可選的實施方式中，K₂TiF₆和KBF₄的混合物與Al熔體反應后理論生成TiB₂顆粒與所述鋁熔體的質量比為1％-10％。

在可選的實施方式中，Al熔體的原料為工業純鋁。

在可選的實施方式中，Al熔體的溫度為800-850℃。