CN100368137C - 一种表面铝基复合材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面铝基复合材料制备方法，其特征在于：把分散有碳化硅粒子的有机溶剂溶浆均匀地涂敷在清洁的铝板表面，在工具转动速度200-800转/分钟、横向运行速度(8.33-83.3)×10-5米/秒的工艺条件下，对干燥后的铝板进行表面搅拌摩擦加工。本发明所获得的表面复合材料层的厚度在50-200微米，与铝合金载体有良好的结合。
Description
技术领域：
本发明涉及金属材料，特别提供了一种表面铝基复合材料制备方法，适用于在各种铝合金表面制备表面复合材料层。
背景技术：
在工业实际应用中，许多工件的使用寿命主要取决于它的表面性能，比如耐磨损性能。因此，如果仅仅在工件的表面形成表面复合材料层，就可以在保持工件整体韧性的同时提高表面层的硬度和耐磨损性能，从而提高工件的服役寿命。然而现有的表面复合材料制备技术(像激光融化处理、高能电子束辐射等)均涉及到表面层的融化，这不仅导致形成粗大的凝固组织，而且常常导致一些有害相的形成(Mater.Sci.Technol.，vol.11，No.3(1995)299-303和J.Mater.Sci.，vol.30，No.4(1995)891-897)，降低了表面复合材料层的性能。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种表面铝基复合材料制备方法，可用于在各种铝合金板表面制备表面复合材料层，提高其表面硬度和抗磨损性能。
本发明提供了一种表面铝基复合材料的制备方法，其特征在于：把分散有0.1-3.5μm碳化硅粒子的有机溶剂溶浆均匀地涂敷在清洁的铝板表面，在搅拌摩擦焊机转动速度200-800转/分钟、横向运行速度(8.33-83.3)×10-5米/秒的工艺条件下，对铝板进行表面搅拌摩擦加工，所述有机溶剂包括醇类、酮类、醚类。
本发明表面铝基复合材料制备方法中，所述有机溶剂选自可以甲醇、乙醇、丙二醇、丙酮。
本发明表面铝基复合材料制备方法中，所述搅拌摩擦加工需在干燥的空气环境下进行。
本发明表面铝基复合材料制备方法中，所述搅拌摩擦加工前，铝板要进行清洗干燥处理。
本发明提出了一个新的表面铝基复合材料制备方法，通过加工工具和工艺参数的合理选择，一个加工工艺步骤就可以在铝板表面形成厚度50-200微米、增强相粒子均匀分布的表面复合材料层，复合材料层与基体具有良好的结合。
本发明工艺简单，不需要高能激光或电子束辐射设备，不仅可降低加工成本，而且不会对环境造成任何污染。此外，本发明是一个固态加工过程，不涉及材料的熔化，这样就避免了表面层凝固组织和有害相的出现，保证了表面层的良好性能。有理由相信这种表面铝基复合材料制备技术作为一种新的制备方法在制造表面铝基复合材料方面将有着广阔的应用前景。
具体实施方式：
实施例1
27vol.％碳化硅颗粒增强5083铝表面复合材料制造工艺：把分散有0.8μm碳化硅粒子的甲醇溶浆均匀地涂敷在清洁的5083铝板表面，甲醇的加入量以甲醇溶浆可以平铺，但是不至于流淌为宜，空气干燥，在工具转动速度300转/分钟、横向运行速度41.7×10-5米/秒的工艺条件下，对干燥后的铝板进行表面搅拌摩擦加工。所得表面复合材料层的厚度约为150微米，微观硬度是173(Hv)，5083的微观硬度为85(Hv)。
实施例2
22vol.％碳化硅颗粒增强5083铝表面复合材料制造工艺：把分散有2.0μm碳化硅粒子的乙醇溶浆均匀地涂敷在清洁的5083铝板表面，乙醇的加入量以乙醇溶浆可以平铺，但是不至于流淌为宜，空气干燥，在工具转动速度300转/分钟、横向运行速度41.7×10-5米/秒的工艺条件下，对干燥后的铝板进行表面搅拌摩擦加工。所得表面复合材料层的厚度约为130微米，微观硬度是213(Hv)，5083的微观硬度为85(Hv)。
实施例3
15vol.％碳化硅颗粒增强A356铝表面复合材料制造工艺：把分散有0.8μm碳化硅颗粒的丙酮溶浆均匀地涂敷在清洁的A356铝板表面，丙酮的加入量以丙酮溶浆可以平铺，但是不至于流淌为宜，空气干燥，在工具转动速度600转/分钟、横向运行速度10×10-5米/秒的工艺条件下，对干燥后的铝板进行表面搅拌摩擦加工。所得表面复合材料层的厚度约为100微米，微观硬度是171(Hv)，A356的微观硬度为88(Hv)。
实施例4
18vol.％碳化硅颗粒增强A356铝表面复合材料制造工艺：把分散有0.3μm碳化硅颗粒的丙二醇溶浆均匀地涂敷在清洁的A356铝板表面，丙二醇的加入量以丙二醇溶浆可以平铺，但是不至于流淌为宜，空气干燥，在工具转动速度600转/分钟、横向运行速度10×10-5米/秒的工艺条件下，对干燥后的铝板进行表面搅拌摩擦加工。所得表面复合材料层的厚度约为120微米，微观硬度是167(Hv)，A356的微观硬度为88(Hv)。
Claims (4)
1.一种表面铝基复合材料的制备方法，其特征在于：把分散有0.1-3.5μm碳化硅粒子的有机溶剂溶浆均匀地涂敷在清洁的铝板表面，在搅拌摩擦焊机转动速度200-800转/分钟、横向运行速度(8.33-83.3)×10-5米/秒的工艺条件下，对铝板进行表面搅拌摩擦加工，所述有机溶剂包括醇类、酮类、醚类。
2.按照权利要求1所述表面铝基复合材料制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、丙酮。
3.按照权利要求1所述表面铝基复合材料制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工在干燥的空气环境下进行。
4.按照权利要求1所述表面铝基复合材料制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工前，铝板要进行清洗干燥。
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