[發(fā)明專利]一種壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復(fù)合材料的方法

有效

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• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112974773B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)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(fù)合材料的方法，涉及一種鈹鋁復(fù)合材料的制備方法。目的是解決現(xiàn)有的精密鑄造方法制備鈹鋁復(fù)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(fù)合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復(fù)、成本高等問題。方法：鈹粉無塵處理，預(yù)制體冷壓成型，鋁合金熔化和預(yù)制體預(yù)熱，壓力浸滲。本發(fā)明制備的材料致密度高和界面結(jié)合良好，力學(xué)性能如抗拉強度和塑性提高，并且成本低，工藝難度低。本發(fā)明適用于制備鈹鋁復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈹鋁復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

鈹鋁合金比鈦、鋁和傳統(tǒng)金屬基復(fù)合材料的比剛度高，比金屬鈹更節(jié)約鈹資源，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)性能和良好的加工性能，能滿足國防軍事及航空航天的應(yīng)用需求，可以在大部分領(lǐng)域替代金屬鈹?shù)膽?yīng)用，在空間結(jié)構(gòu)材料、紅外光學(xué)系統(tǒng)、航天器的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等航空航天領(lǐng)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(chǎn)中，易造成合金晶粒粗大，成分偏析，易產(chǎn)生熱裂、縮孔、縮松等鑄造缺陷，導(dǎo)致的力學(xué)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(xué)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(yù)合金化后，霧化制粉獲得鈹鋁預(yù)合金粉，再進行成型和燒結(jié)。美國最早商業(yè)化的洛克合金采用預(yù)合金化粉、冷熱等靜壓的工藝制備，力學(xué)性能優(yōu)異，但因該工藝復(fù)雜、成本高，20世紀70年代后期停止生產(chǎn)。由于國外技術(shù)封鎖和國內(nèi)鈹鋁起步較晚，目前國內(nèi)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(tǒng)粉末冶金方法難以實現(xiàn)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(fù)，成本高、制備周期長的問題。因此，需要開發(fā)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(fù)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(fù)合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復(fù)、成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的精密鑄造方法制備鈹鋁復(fù)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(fù)合材料存在的空隙率高、鈹粉缺陷不能修復(fù)、成本高等問題，提出一種壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明壓力浸滲制備高強塑性鈹鋁復(fù)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(yù)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(shè)置有連通模具內(nèi)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(yù)制體；冷壓能夠?qū)⑩敺壑幸徊糠值亩栊砸后w擠壓出去。

三、鋁合金熔化和預(yù)制體預(yù)熱：

稱取質(zhì)量為預(yù)制體質(zhì)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(yù)制體連同模具一起放入加熱爐內(nèi)，在保護氣氛下將預(yù)制體加熱，預(yù)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：