[發明專利]一種陶瓷顆粒增強鋁合金的制備方法

在審

• 申請號: 202011252962.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112481517A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 俞家華
• 申請（專利權）人: 蕪湖國鼎機械制造有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/02;C22C21/02;B22D18/02
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 郭雨姍

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種陶瓷顆粒增強鋁合金的制備方法。本發明依據繼續攪拌鑄造法原理，設計了一套用于制備SiC顆粒增強復合材料的攪拌、熔煉、攪拌工藝以及制備方案，即主要包括SiC顆粒的預處理、SiC顆粒的加入、鑄件的制備；然后采用擠壓鑄造法，將模具預熱到200℃左右，采用1000KN壓力機對復合材料進行擠壓鑄造，用PLC控制壓力，在制備過程中，采用50MPa擠壓壓力，復合材料的澆注溫度為650℃，保壓時間為30s，制得鑄件。本發明的半固態?液態攪拌法是制備復合材料的一種有效方法，有利于提高復合材料的充型能力與得到完整鑄件。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種陶瓷顆粒增強鋁合金的制備方法。

背景技術

近年來，隨著航空事業的飛速發展，對材料的性能提出了更高的要求，尤其是在輕量化、耐高溫以及尺寸穩定性等方面。以顆粒增強鋁基復合材料為代表的金屬基復合材料為代表的金屬基復合材料以其優異的性能在航天領域得到很好的應用。

顆粒增強鋁基復合材料的制備方法包括攪拌鑄造法，攪拌鑄造法是利用機械、超聲、電磁攪拌器使得鋁液形成旋轉運動，將增強顆粒加入到熔體中，并通過鋁液的旋轉運動使顆粒在熔體中達到均勻分布，然后澆注成鑄件或零件。此方法所需設備簡單，成本相對于粉末冶金法大大地降低，并且操作方便，工藝相對簡單，生產的效率較高。

目前，對于攪拌鑄造法制備復合材料的研究主要集中在采用砂型鑄造方面，由于增強顆粒的加入，復合材料溶體粘度增加，根據多相流體力學理論，合金液流動性能下降，鑄造成型性降低；砂型鑄造和重力金屬型鑄造一般存在后續加工，增強顆粒的存在給后續工作造成了極大的困難，增強了制造加工的成本，尤其是復雜的零部件，因此，發展一種高效近凈成形的復合材料加工工藝是該材料推廣應用的關鍵，本發明提供了一種陶瓷顆粒增強鋁合金的制備方法以解決上述問題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種陶瓷顆粒增強鋁合金的制備方法。本發明依據繼續攪拌鑄造法原理，設計了一套用于制備SiC顆粒增強復合材料的攪拌、熔煉、攪拌工藝以及制備方案。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

步驟一、SiC顆粒的預處理：SiC顆粒清洗采用工業酒精，SiC顆粒與工業酒精在不銹鋼盆中混合后，放入超聲波清洗，采用多批次清洗，每次清洗1kg的SiC顆粒，加入750mL酒精比較合適；同一批次的SiC顆粒重復清洗3～4次；然后將清洗后的SiC顆粒放入真空干燥箱內70℃干燥，直到酒精被蒸發完全后取出進行高溫氧化處理；

步驟二、SiC顆粒的加入：SiC顆粒應從攪拌器產生的渦流中心部位加入；SiC顆粒加入完成后，應采取100r/min的攪拌速度，以引起表層金屬液的破壞為基準；其中SiC顆粒在590～600℃下完成加入，待溫度升高至熔體為完全液態時再進行SiC顆粒分布均勻化攪拌的過程；

在加入SiC顆粒階段，攪拌頭處于熔體的中部位置，并且在加入SiC顆粒的過程中，不斷調整攪拌頭的位置和攪拌速度，以保證液面產生穩定的渦流為準，在SiC顆粒加入完成以后，待SiC顆粒加入完成以后，采用石棉板蓋住爐口，保持通氣和攪拌，攪拌速度為150～350r/min，攪拌時間為15～30min，攪拌好后蓋好爐蓋，進行加熱；

步驟三、鑄件的制備：當熔體溫度升高至670℃時，先通氬氣5min，開始液態攪拌，攪拌速度為150～300r/min，攪拌時間為20～30min，攪拌完成后，停止通氣，蓋好爐蓋靜置保溫10min，除渣，再靜置，準備澆注成復合材料；采用擠壓鑄造法，將模具預熱到200℃左右，采用1000KN壓力機對復合材料進行擠壓鑄造，用PLC控制壓力，在制備過程中，采用50MPa擠壓壓力，復合材料的澆注溫度為650℃，保壓時間為30s，制得鑄件。