[發明專利]一種SiCp/Al-Si-Cu復合粉末材料及制備方法

有效

• 申請號: 202110562641.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113278854B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李海軍;宗福春;胡增武;臧立根;李作平;左李慶;劉永昌;苑高利;韓廣普;韓艷
• 申請（專利權）人: 河北新立中有色金屬集團有限公司
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C29/06;C22C32/00;C22C1/10;B22F9/08;B22F1/065;C22C1/03
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發明公開了一種SiCp/Al?Si?Cu復合粉末材料及制備方法，包括步驟如下：S1、首先對SiCp/Al?Si?Cu復合材料成分進行設計；S2、對SiC粉末進行預處理，改善SiCp與鋁合金熔體的潤濕性；S3、熔化合金，熔畢后，在580～700℃下加入SiCp，攪拌均勻，實現SiCp/Al?Si?Cu界面結合；S4、進行熔體和霧化參數等生產工藝的控制，制備粉末。突破了直接制備SiCp/Al?Si?Cu復合材料粉末的難點，能夠制備高純度、高球形度、粒徑分布區間可控，混合均勻的粉末，具有優異的物理性能、工藝性能及成品力學性能，可滿足粉末冶金工藝對粉末技術的需求。

技術領域

本發明涉及合金粉末制備技術領域，特別是涉及一種SiCp/Al-Si-Cu復合粉末材料及制備方法。

背景技術

隨著汽車缸蓋、活塞、氣缸等零部件向輕量化、高功率、高性能、低能耗等方向發展，采用合理的制造材料顯得尤為重要，有助于提高發動機等效率、延長其使用壽命、降低噪音和廢氣污染等。

由于Al-Si-Cu合金具有密度小、導熱性好，有良好的減摩性，耐磨、工藝性好；碳化硅具有低膨脹、高剛度等優點，兩者的結合能夠滿足比重減小，線膨脹系數降低的要求，抗磨性及體積穩定性相應提高，大大減小了活塞等零部件質量及往復運動的慣性力，對零部件減振、散熱具有重要的意義，因而SiCp/Al-Si-Cu復合材料是較理想的缸蓋、活塞、氣缸等零部件材料。粉末冶金屬于近凈成形，優化了組織形態與分布，致密度高，缺陷少，同時不存在成分偏析問題，性能優異，已經成為了活塞、氣缸等零部件重要的成形方法。

但是目前碳化硅鋁合金復合材料粉末制備基本上是由2種材料粉末混粉而成，或者是由雙噴嘴氣霧化而成、或者是凝固鑄造而成，上述方法存在諸多缺陷：如碳化硅與鋁合金基體界面結合性能較差、兩種粉末分散度較高；粉末粒度大小難以控制；粉末氧含量高；Si顆粒尺寸較大；球形度較差等問題，直接導致其化學成分、密度、粒徑分布及流動性等工藝性能降低，最終影響粉末冶金成形產品的性能，因此提供一種直接制備終成型、高純度、高性能、細粒徑且界面結合良好SiCp/Al-Si-Cu復合材料粉末制備方法是非常必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種SiCp/Al-Si-Cu復合粉末材料及制備方法，制備出的復合粉末材料具有高純度、高球形度、粒徑分布區間可控、界面結合良好、混合均勻的特點，同時具有優異的物理性能、工藝性能，可滿足粉末冶金工藝對粉末技術的需求。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種SiCp/Al-Si-Cu復合粉末材料，包括SiCp與Al-Si-Cu組分，Al-Si-Cu組分按照質量分數計，包括以下原料：Si：5.0～20.0％；Cu：0.2～6.0％；Mg：0.1～3.0％；Sb：0.01～0.20％；Zr：0.05～0.80％；Fe：0.20～0.80％；P：0.05～0.50％，余量為Al，SiCp與Al-Si-Cu組分的質量比為(1:2)～(1:20)。

進一步地，Al-Si-Cu組分按照質量份數計，優選包括以下原料：Si：7.5～17％；Cu：0.5～5％；Mg：0.3～2.5％；Sb：0.01～0.20％；Zr：0.25～0.65％；Fe：0.20～0.80％；P：0.10～0.25％。

增加Si、Cu含量復合粉末材料的提高流動性、力學性能；添加Mg、Sb、P元素，進行變質并提高潤濕性；添加Zr元素，細化晶粒；為了滿足低膨脹、耐磨等性能，添加SiCp組分。

進一步地，復合粉末粒度區間：0.5～300μm，氧含量≤0.10％，松裝密度≥1.4g/cm³，振實密度≥1.6g/cm³。

本發明提供一種所述的SiCp/Al-Si-Cu復合粉末材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)準確稱量各原料，對SiCp粉末進行預處理；