[發(fā)明專利]一種超細顆粒增強鋁基復(fù)合材料混合粉末制備方法

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• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115283665A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏少華;杜康哲;楊志宇;郝心想;聶俊輝;左濤;樊建中
• 申請（專利權(quán)）人: 有研金屬復(fù)材技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22F1/142
• 分類號: B22F1/142;B22F1/14;B22F1/12
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 張曉玲

本發(fā)明提供了一種超細顆粒增強鋁基復(fù)合材料混合粉末制備方法，包括以下步驟：對超細增強體顆粒和鋁基體粉末進行低溫干燥處理；將超細增強體顆粒與鋁基體粉末在第一混合設(shè)備中進行預(yù)混合，得到預(yù)混合粉末；將預(yù)混合粉末和鋼球在第二混合設(shè)備中進行精細混合，得到混合體；將混合體中的鋼球分離，得到混合粉末。該混合粉末制備方法可在短時間內(nèi)實現(xiàn)超細增強體顆粒在鋁基體粉末中的均勻分散，無團聚現(xiàn)象，混合效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超細顆粒增強鋁基復(fù)合材料混合粉末制備方法。

背景技術(shù)

與基體鋁合金相比，顆粒增強鋁基復(fù)合材料在比強度、比剛度、耐磨性、抗蠕變性、耐疲勞性等方面具有性能優(yōu)勢，尤其是可以通過靈活的成分設(shè)計和工藝條件控制來調(diào)節(jié)其性能，從而可滿足不同場合的應(yīng)用需求，在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域逐步得到廣泛應(yīng)用。

大量的研究和實驗驗證表明，獲得高性能顆粒增強鋁基復(fù)合材料有兩個必備條件，一是使增強體顆粒與鋁基體之間形成良好的界面結(jié)合；二是使增強體顆粒盡可能均勻的分布在鋁基體中。一般來說，小尺寸的增強體顆粒對于鋁基體的強化作用更好，所以增強體顆粒尺寸越小，分布越均勻，復(fù)合材料的強度和斷裂韌性越高。然而在復(fù)合材料制備過程中，小尺寸的增強體顆粒很難實現(xiàn)均勻分布，容易出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，團聚區(qū)域易產(chǎn)生應(yīng)力集中成為裂紋源，從而導(dǎo)致復(fù)合材料強度和韌性會出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。

因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種使增強體顆粒均勻分布在鋁基體中，無團聚現(xiàn)象的方法是本領(lǐng)域人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超細顆粒增強鋁基復(fù)合材料混合粉末的制備方法，該方法通過粉末低溫干燥、預(yù)混合、精細混合等步驟，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)超細增強體顆粒在鋁基體粉末中的均勻分散，無團聚現(xiàn)象，混合效率高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。

本發(fā)明第一方面提供一種超細顆粒增強鋁基復(fù)合材料混合粉末制備方法，包括以下步驟：

對超細增強體顆粒和鋁基體粉末進行低溫干燥處理；

將所述超細增強體顆粒與所述鋁基體粉末在第一混合設(shè)備中進行預(yù)混合，得到預(yù)混合粉末；

將所述預(yù)混合粉末和鋼球在第二混合設(shè)備中進行精細混合，得到混合體；

將所述混合體中的鋼球分離，得到所述混合粉末。

優(yōu)選地，在對超細增強體顆粒和鋁基體粉末進行低溫干燥處理后，在第一混合設(shè)備中進行預(yù)混合，第一混合設(shè)備為三維高效混合機，三維高效混合機中裝料容積可達到50～80％，例如可為50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％，優(yōu)選為60～70％。

本發(fā)明中，預(yù)混合工序裝料容積需要達到50～80％，一方面保留了粉末流動所需空間，另一方面較高的裝料量可適當(dāng)增加粉壓、提高粉末間的摩擦力，可以在短時間內(nèi)快速實現(xiàn)粉末在宏觀區(qū)域的均勻分布，有利于提高混合效率。

優(yōu)選地，所述三維高效混合機的轉(zhuǎn)速為20～30rpm，混合時間為1～5h，例如可為1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h，優(yōu)選為2～4h。

預(yù)混合后進行精細混合，所述精細混合在第二混合設(shè)備中進行，第二混合設(shè)備為低能機械混合機，低能機械混合機中裝料容積可達到30～60％，例如可為30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％，優(yōu)選為40～50％。所述低能機械混合機的轉(zhuǎn)速為30～40rpm，混合時間為1～5h，例如可為1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h，優(yōu)選為2～4h。

優(yōu)選地，所述鋼球包括Φ1mm、Φ3mm、Φ6mm和Φ10mm四個尺寸(Φ表示直徑)。

在本發(fā)明中，精細混合工序中加入不同規(guī)格的鋼球可以實現(xiàn)超細粉末在微觀區(qū)域的均勻分布。