[發(fā)明專利]一種金屬絲增強鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110646479.6
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113355610B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 徐宏;尚云驄;毛紅奎;張文達;王宇;任霽萍
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C47/06
• 分類號: C22C47/06;C22C47/12;C22C49/06;C22C49/14;B22D18/02;B22D19/02;C22C111/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;王聰耀

本發(fā)明涉及一種金屬絲增強鋁基復合材料及其制備方法，所述復合材料內部設置有預制件，預制件為框體結構內編織或者排列有金屬絲的結構。本方法用金屬絲編織或者排列預制件作為增強體，鋁合金作為基體合金，采用擠壓鑄造方式制備成形。本發(fā)明金屬絲增強鋁基復合材料具有操作簡單、成本低、優(yōu)良的斷裂韌性的特點，以及由于金屬絲易編織或者排列成形，因此能夠適用于復雜形狀構件。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬復合材料領域，具體為一種金屬絲增強鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術

鋁和鋼應用于日常生活的方方面面，鋁合金具有低密度和良好的導熱、導電性能的特點，鋼具有高強度和低成本的特點。鋁鋼復合材料綜合了鋁和鋼兩者的優(yōu)勢，是一種具有低密度、高強度和低成本的新型材料，目前對鋁鋼復合材料的制備主要集中在使用板材軋制成形。

CN102080180A《一種鋁鋼復合材料及其制備方法》，其鋁鋼復合材料的制備方法是，將鋁和鋼表面處理后通過冷軋軋機軋制成鋁帶和鋼帶，將鋁帶和鋼帶表面清洗后通過冷軋軋機軋制出鋁鋼復合帶，最后進行退火處理完成制備。

CN111266421A《鋁鋼復合材料及其制備方法和電站空冷設備》，其鋁鋼復合材料的制備方法是，將鋼板先進行表面處理，再進行鹽浴滲氮，再將鋁板與鋼板進行軋制復合，最后進行退火處理完成制備。

上述CN102080180A和CN111266421A制備鋁鋼復合材料均是使用鋁板和鋼板的軋制成形，由于是采用軋制成形，因此成形的鋁鋼復合材料會有較大的殘余應力、不適用于復雜形狀構件且成本較高。

碳纖維增強鋁基復合材料是用碳纖維作為增強體、鋁合金作為基體來制備的復合材料，其具有強度高的特點，但其耐磨性能不佳。

因此開發(fā)一種低成本、具有良好耐磨性能和適用于復雜形狀構件的鋁鋼復合材料具有較大的現實意義。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種金屬絲增強鋁基復合材料及其制備方法，其目的在于解決現有鋁基復合材料成本高、耐磨性能差，以及不適用于復雜形狀構件的問題。

技術方案：

一種金屬絲增強鋁基復合材料，所述復合材料內部設置有預制件，預制件為框體結構內編織或者排列有金屬絲的結構。

進一步的，所述復合材料內部還均勻分散有SiC顆粒。

進一步的，預制件內設置的金屬絲為2-10層的結構，層與層之間距離2-6mm，每層內相鄰的金屬絲之間的間距2-6mm。

一種金屬絲增強鋁基復合材料的制備方法，步驟為：

1）金屬絲增強體準備：在擠壓鑄造前將金屬絲進行表面處理，最后將金屬絲編織或者排列為2-10層的預制件，層與層之間距離2-6mm，每層內相鄰的金屬絲之間的間距2-6mm；

2）熔體準備：將鋁合金加熱熔化，將熔體溫度保持在720~740℃，對鋁合金熔體精煉除氣后，將熔體溫度降至660~700℃?zhèn)溆茫?/p>

3）金屬絲預制件預熱至550~600℃，擠壓鑄造模具預熱至250~300℃，在擠壓鑄造模具表面噴涂脫模劑，預制件放置于下模內；

4）將步驟2）準備的鋁合金熔體澆入步驟3）中放置有金屬絲編織或者排列的預制件的下模中，鋁合金熔體溫度降至580~640℃，合模并施加壓力使熔體浸入到金屬絲預制件中將其充型完整，形成制件；

5）充型完整后，頂桿頂出制件，脫模取件，金屬絲增強鋁基復合材料制備完成。

進一步的，在步驟2）之前，進行SiC顆粒增強相準備：選用粒徑為0.1~10μm的SiC顆粒，經表面處理、球磨、過濾和烘干后得到所需SiC顆粒；