[發明專利]一種壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復合材料的方法

有效

• 申請號: 202110160251.6
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112974773B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 武高輝;匡澤洋;陳國欽;楊文澍;芶華松;康鵬超;喬菁;周暢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22D23/04
• 分類號: B22D23/04;B22F1/00;B22F3/02;B22F3/26
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復合材料的方法，涉及一種鈹鋁復合材料的制備方法。目的是解決現有的精密鑄造方法制備鈹鋁復合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的問題，以及粉末冶金方法制備鈹鋁復合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復、成本高等問題。方法：鈹粉無塵處理，預制體冷壓成型，鋁合金熔化和預制體預熱，壓力浸滲。本發明制備的材料致密度高和界面結合良好，力學性能如抗拉強度和塑性提高，并且成本低，工藝難度低。本發明適用于制備鈹鋁復合材料。

技術領域

本發明涉及一種鈹鋁復合材料的方法。

背景技術

鈹鋁合金比鈦、鋁和傳統金屬基復合材料的比剛度高，比金屬鈹更節約鈹資源，具有優異的力學性能、熱學性能、光學性能和良好的加工性能，能滿足國防軍事及航空航天的應用需求，可以在大部分領域替代金屬鈹的應用，在空間結構材料、紅外光學系統、航天器的慣性導航系統等航空航天領域面臨重大需求。

目前鈹鋁合金的制備方法主要是精密鑄造法和粉末冶金法，采用精密鑄造制備的鈹鋁合金由于鈹鋁合金的溶解度非常有限，且兩者熔點相差很大(鈹為1287℃，鋁為661℃)，因此鈹鋁合金凝固溫度范圍極寬，在熔模鑄造生產中，易造成合金晶粒粗大，成分偏析，易產生熱裂、縮孔、縮松等鑄造缺陷，導致的力學性能下降，通過在Al-Be體系中加入幾種合金元素制成三元、四元或五元合金，能夠改善微觀組織和力學性能，常用的有Ag，Ni，Mg，Si等。粉末冶金法制備鈹鋁合金的粉末原料有兩種方式：一種是將純鈹和純鋁粉直接混合作為等靜壓壓制的原料；另一種是將鈹和鋁預合金化后，霧化制粉獲得鈹鋁預合金粉，再進行成型和燒結。美國最早商業化的洛克合金采用預合金化粉、冷熱等靜壓的工藝制備，力學性能優異，但因該工藝復雜、成本高，20世紀70年代后期停止生產。由于國外技術封鎖和國內鈹鋁起步較晚，目前國內所使用的鈹鋁材料所使用的仍多為沖擊制粉制取的鈹粉，鈹粉本身存在一定的缺陷，傳統粉末冶金方法難以實現鈹鋁材料的高致密度。所以，用粉末冶金方法制備的鈹鋁材料會存在空隙率高、鈹粉缺陷不能修復，成本高、制備周期長的問題。因此，需要開發一種新的鈹鋁材料制備方法，解決目前精密鑄造方法制備鈹鋁復合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的問題，以及粉末冶金方法制備鈹鋁復合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復、成本高等問題。

發明內容

本發明為了解決現有的精密鑄造方法制備鈹鋁復合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的問題，以及粉末冶金方法制備鈹鋁復合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復、成本高等問題，提出一種壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復合材料的方法。

本發明壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復合材料的方法按照以下步驟進行：

一、鈹粉無塵處理：

向裝有鈹粉的容器中注入惰性液體，然后鈹粉和惰性液體混合均勻得到混合物，混合物靜置處理后得到無塵處理的鈹粉；靜置處理后鈹粉與惰性液體充分潤濕，使鈹粉不會揚塵；

二、預制體冷壓成型：

在豎向放置的圓筒形的模具的底部鋪一片多孔板，多孔板上墊一層石棉氈，多孔板上設置有連通模具內部的通孔，將無塵處理的鈹粉裝入模具中，然后進行冷壓，得到預制體；冷壓能夠將鈹粉中一部分的惰性液體擠壓出去。

三、鋁合金熔化和預制體預熱：

稱取質量為預制體質量2～5倍的鋁合金，在保護氣氛下將鋁合金在熔煉爐中加熱至熔點以上100-250℃保溫，得到鋁合金熔體；

將步驟二所得的預制體連同模具一起放入加熱爐內，在保護氣氛下將預制體加熱，預制體加熱溫度為鋁合金熔點的0.9-1倍，保溫1～3h；

四、壓力浸滲：