[發明專利]鋁基粉末冶金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111087895.3
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113798488B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 霍樹海;曹柳絮;劉春軒;蔣兆汝;梁啟文;吳云;王暢;鐘探秋;蔣小漢;向威;劉石亮;馮建濤;伍智敏;羅任
• 申請（專利權）人: 湖南湘投輕材科技股份有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/02;B22F3/10;C22C21/00;C22C21/12
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;唐玲

本申請涉及鋁基粉末冶金材料及其制備方法，該鋁基粉末冶金材料由1.5％～5％的主要合金元素、≤1％的微量元素和余量的鋁組成，其中主要合金元素選自銅、鈰、錫中的至少一種，微量元素選自釹、鎂中的至少一種。上述鋁基粉末冶金材料各元素協調一致，使得該材料不需要熱處理也具備適宜的強度，且在常溫下具有塑性和韌性高、致密性好、塑性加工性能好等優點。

技術領域

本發明涉及粉末冶金材料技術領域，特別是涉及鋁基粉末冶金材料及其制備方法。

背景技術

鋁基粉末冶金材料具有輕質、耐腐蝕、比強度高等優點，加之粉末冶金工藝所特有的低成本、質量穩定和連續化精密成型等技術優勢，越來越多的應用于汽車、航空航天等領域。但是，采用粉末冶金法制備鋁基材料，燒結過程中由于存在一定數量的孔洞，造成其坯體的內部也會與燒結氣氛接觸并發生一定程度的反應，產生脆性的氮化物等物質，且由于鋁粉表面具有一層致密的氧化膜，阻礙了元素之間的互相擴散，影響冶金結合，從而影響了材料的強度。為了提高材料強度，通常還會對燒結后的坯體進行熱處理。但強度提高的同時，材料的塑性和沖擊韌性又會明顯降低，從而限制了鋁基粉末冶金材料在一些需要經過比較大的塑性加工工藝而制成的產品上的應用，也限制了其在具有一定沖擊應力環境下的使用。

發明內容

基于此，有必要提供一種不需要熱處理也具備適宜的強度(≥200MPa)，且在常溫下也具有塑性和韌性高，致密性好，塑性加工性能好等優點的新型鋁基粉末冶金材料，具體方案如下：

一種鋁基粉末冶金材料，以質量百分含量計，由1.5％～5％的主要合金元素、≤1％的微量元素和余量的鋁組成，所述主要合金元素選自銅(Cu)、鈰(Ce)、錫(Sn)中的至少一種，所述微量元素選自釹(Nd)、鎂(Mg)中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述鋁基粉末冶金材料，以質量百分含量計，由0.25％～1.5％的銅、0.25％～1.5％的鈰、0.25％～3％的錫、0.25％～1％的所述微量元素及余量的鋁組成。

在其中一個實施例中，所述鋁基粉末冶金材料，以質量百分含量計，由0.5％的銅、1.2％～1.5％的鈰、1.5％～2％的錫、0.4％～0.5％的所述微量元素及余量的鋁組成。

在其中一個實施例中，所述鋁基粉末冶金材料的密度為2.60g/cm³～2.65g/cm³。

上述鋁基粉末冶金材料，采用Cu、Ce、Sn中的至少一種作為主要合金元素，Nd、Mg中的至少一種作為微量元素，在燒結過程中能形成一定體積分數的液相，并使粉體顆粒在燒結過程中加速形成完善的冶金結合，最大限度減少燒結過程中存在的孔洞，從而大幅度減少燒結過程中脆性氮化物的產生，使得該材料不需要進行后續熱處理，就能獲得較好的致密度和強度，同時，主要合金元素和微量元素的成分設計，也使該鋁基粉末冶金材料在常溫下具有塑性和韌性高，致密性好，塑性加工性能好等優點。與傳統粉末冶金材料相比，本申請的鋁基粉末冶金材料的沖擊韌性和延伸率分別提高100％以上。

本申請還提供上述鋁基粉末冶金材料的制備方法，具體方案如下：

一種鋁基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟S110～S120：

S110、提供上述鋁元素、主要合金元素和微量元素的原料粉體。

在其中一個實施例中，鋁元素的原料粉體為鋁粉，鋁粉的中位粒徑為20μm～50μm。若鋁粉的中位粒徑小于20μm，則粉末流動性差，影響壓制過程中的成形，若鋁粉的中位粒徑大于50μm，則易造成成分偏聚及組織粗大。

在其中一個實施例中，主要合金元素和微量元素的原料粉體為單質粉體或合金粉體，單質粉體或合金粉體的粒度為-75μm，若大于75μm，則合金元素和微量元素在混合過程中分散性不佳，且在燒結后易發生合金元素和微量元素的偏聚。