[發(fā)明專利]陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的制備方法

無效

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• 申請日: 1997-11-27
• 公開（公告）號: CN1059710C
• 公開（公告）日: 2000-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝國宏
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵(集團)公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C04B41/88
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 張小娟,閻效泗

本發(fā)明涉及一種陶瓷顆粒增強的鋁合金基體復合材料的制備方法。

陶瓷增強鋁基復合材料由鋁合金基體和陶瓷顆粒(氧化物、碳化物、氮化物)組成。其中陶瓷顆粒是人為地按一定的含量加入，在鋁合金基體中均勻分布。顆粒增強鋁基復合材料具有耐磨損性能好、比強度比剛度高、高溫性能及尺寸穩(wěn)定性好等特性，是深具潛力的結(jié)構(gòu)和功能材料。目前，在制備顆粒增強鋁基復合材料的工藝有很多種，如粉末冶金法、預制件浸滲法、攪拌法和噴射沉積法等，以攪拌法最簡單、經(jīng)濟，是在機械攪拌鋁合金熔體的同時，將顆粒加入并分散在鋁合金熔體中。該方法中，由于顆粒表面存在氧化物、吸附氣體、水分等污染物，鋁合金熔體表面存在氧化膜，阻止了顆粒與熔體的真正接觸，制備溫度下顆粒與熔體間潤濕性差，使得顆粒很難加入和分散。為改善二者的潤濕性，一般采用的方法有：顆粒表面涂覆Ni、Cu等金屬；在熔體中加入Li、Mg等表面活性元素；對顆粒表面進行有機溶劑清洗、高溫烘烤、真空等離子轟擊等處理，以凈化其表面。例如中國專利申請CN1030445A公開了一種“金屬基質(zhì)復合材料”，是加入金屬Mg助浸，并通入N₂氣體以形成AlN改善陶瓷顆粒的浸潤性。同時在現(xiàn)有技術(shù)中，攪拌法制備該顆粒增強鋁基復合材料需要使用特殊的裝置，在真空或惰性氣體保護下才能完成，例如美國專利US4786467公開了一種“非金屬粒子增強金屬基復合材料的制備方法”是在真空下以剪切方式進行攪拌，使顆粒與金屬液相互剪切作用，以增進潤濕，該方法需要較好的高溫動密封，在操作中不易實現(xiàn)。

本發(fā)明的目的旨在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題對其進行改進，得到一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，在大氣環(huán)境下完成，不需采用專用設(shè)備和真空保護，制造工藝簡單。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)解決方案為：

一種陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，是將陶瓷顆粒置于鋁液中進行攪拌，將陶瓷顆粒用氟酸鹽助浸劑處理后，放在鋁液底部，保溫一段時間后進行平穩(wěn)攪拌一定時間后，將鋁液澆入鑄型。

將用氟酸鹽助浸劑處理過的陶瓷顆粒放在加熱至鋁合金熔煉溫度的坩堝底部，從上面澆入熔化并精煉除氣的鋁液，或者放置所需重量的鋁塊并保溫一段時間。

所述的助浸劑氟酸鹽為K₂ZrF₆、K₂TiF₆、Na₃AlF₆、NaF、CaF2。

用氟酸鹽助浸劑處理陶瓷顆粒的方法為：用所需濃度的氟酸鹽如K₂ZrF₆、K₂TiF₆水溶液浸泡后烘干，或者將陶瓷顆粒與氟酸鹽混合后烘干。

用K₂ZrF₆、K₂TiF₆水溶液浸泡陶瓷顆粒的方法為：在80～95℃下，濃度5～15％的溶液中浸泡5～15分鐘。

助浸劑氟酸鹽粉末與陶瓷顆粒的比例為1∶5～1∶1。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

本發(fā)明使用氟酸鹽作為助浸劑，氟酸鹽是鋁合金熔煉中常用的溶劑，能清除顆粒與鋁熔體接觸表面的Al₂O₃薄膜，促進鋁液與陶瓷顆粒的潤濕，起到助潤作用。

下面以SiC顆粒為例介紹其預處理過程，使用的綠色SiC顆粒是由大塊的SiC粉碎篩分得到的，其它的陶瓷顆粒與SiC顆粒類似。