[發明專利]一種含原位合成增強相的高強鋁合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202110422435.5
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113186435A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 徐文雷;劉愛軍
• 申請（專利權）人: 蘇州阿羅米科技有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/05;C22C1/10;C22C21/06;C22C32/00;B22F3/14
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

本發明提供一種含原位合成增強相的高強鋁合金，包括單壁碳納米管為0.01wt％～0.15wt％，原位合金相Al₂₀Zn₇₉Mg₁為1wt％～10wt％，Mg粉末為0.1925wt％～1.925wt％，余量鋁基體為87.925wt％～98.7975wt％；并通過稱超聲波分散混合均勻進行混合和熱壓燒結成型得到高強鋁合金基復合材料；經過對預合金粉7075鋁合金基體中加入單壁碳納米管和原位合金相Al₂₀Zn₇₉Mg₁調整獲得性能更佳的7075高強鋁合金；該鋁基復合材料具有優異的綜合性能。

技術領域

本發明涉及鋁基復合材料技術領域，特別涉及一種含原位合成增強相的高強鋁合金，以及該復合材料的制備方法。

背景技術

在增強基復合材料技術領域，鋁合金基復合材料具有比強度和比模量高，熱膨脹系數低，高溫性能好的特點，且兼具有良好的耐疲勞性和耐磨性；同時鋁合金基復合材料基體選擇范圍廣、材料加工工藝成熟，具有優良的塑性成形性能，同時可熱處理性能好，易于加工制備。已成為航空、航天及其他尖端技術部門研究發展的高性能材料的一個重要方向，也是近年來國內外新材料研究的熱點之一。通過對鋁合金基復合材料基體和增強相成分、含量、分布的優化設計，可以組合出特定的力學性能和物理性能，以滿足不同產品性能的需求。

變形鋁合金7075是商用最多鋁合金之一，具有優異的抗腐蝕性能、良好機械性能；7075材料一般都加入少量銅、鉻等合金，強度高、遠勝任何軟鋼。代表用途有航空航天、模具加工、機械設備、工裝夾具，特別用于制造飛機結構及其他要求強度高、抗腐蝕性能強的高應力結構體，也是近年來國內外新材料研究的熱點之一。開發具有更優質的超高強度的7075鋁合金具有十分緊迫的現實意義，具有顯著的經濟效益和社會效益。但是，如何通過對鋁基復合材料基體和增強相成分、含量、分布的優化設計，可以組合特定的力學和物理性能，以滿足產品的需要，還存在很多需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種含原位合成增強相的高強鋁合金，其單壁碳納米管和原位合金相作為增強相對7075鋁基材料起增強作用，該復合材料通過粉末冶金燒結的方法制備而得，從而形成含原位合成增強相的高強鋁合金；該方法為制備高性能鋁基復合材料提供了一種性能穩定，工藝可控，可實現工業化的新方法和新思路。

為了實現上述目的，本發明提供一種含原位合成增強相的高強鋁合金，包括：

單壁碳納米管為0.01wt％～0.15wt％，原位合金相為1wt％～10wt％，Mg粉末為0.1925wt％～1.925wt％，余量鋁基體為87.925wt％～98.7975wt％；

其中，所述原位合金相為Al₂₀Zn₇₉Mg₁粉末；

所述鋁基體為7075鋁合金，所述7075鋁合金為預合金粉。

所述鋁基體中原位合金相Al₂₀Zn₇₉Mg₁的Zn和Mg原子比為Zn：Mg＝1～2：1。

所述預合金粉7075鋁合金組分為：Si：≤0.4wt％；Zn：5.1～6.1wt％；Cu：1.2～2.0wt％；Mg：2.1～2.9wt％；Cr：0.18～0.28wt％；Mn：≤0.3wt％；Fe：≤0.5wt％；余量為Al。

為了實現上述目的，本發明還提供制備該含原位合成增強相的高強鋁合金的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1原料混合，分別稱取單壁碳納米管、原位合金相、Mg粉末、鋁基體預合金粉為原料；將稱取的原料在超聲波分散混合均勻，得到混合粉末；

S2熱壓燒結，將步驟S1混合均勻的粉末進行真空熱壓燒結，得到7075鋁合金的鋁基復合材料胚體。