CN101760655B - 一种细晶强化硅锡复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细晶强化硅锡复合材料的方法,涉及一种硅锡材料。其首先按配比所需重量的硅及锡,然后将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至1400℃以上,再以10~50℃/h的速度降温,得到硅锡复合材料;之后再将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至800℃~1100℃,进行二次熔炼,再以5-20℃/h的速度冷却。本发明的方法可以提供一种新型复合材料-硅锡复合材料,该材料具有高强度和高韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料的强化方法,特别涉及一种细晶强化硅锡复合材料的方法。
背景技术
根据霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式,晶粒细化可以提高合金的强度和韧性。
1.细晶粒强化的原因:
钢晶粒细化后,晶界增多,而晶界上的原子排列不规则,杂质和缺陷多,能量较高,阻碍位错的通过,即阻碍塑性变形,也就实现了高强度。
2.塑性,韧性好的原因:
晶粒越细,在一定体积内的晶粒数目多,则在同样塑性变形量下,变形分散在更多的晶粒内进行,变形较均匀,且每个晶粒中塞积的位错少,因应力集中引起的开裂机会较少,有可能在断裂之前承受较大的变形量,既表现出较高的塑性。细晶粒金属中,裂纹不易萌生(应力集中少),也不易传播(晶界曲折多),因而在断裂过程中吸收了更多能量,表现出较高的韧性。
3.其他的强化方式主要是通过阻止位错的运动而使其强度硬度提高。如加工硬化、固溶强化等。
发明内容
本发明的目的在于利用细晶强化方法,提供一种高强度的硅锡复合材料。
本发明的技术方案如下:
(1)原料配置:按照硅锡重量比1∶1~10的配比计算所需重量的硅及锡;
(2)原料熔炼:将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至1400℃以上,完全熔解后,降温至1400℃,再以10~50℃/h的速度冷却,得到硅锡复合材料;
(3)细晶强化:将步骤(2)得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中,升温至1000℃~1200℃,完全熔解后,进行二次熔炼,降温至1000℃后,再以5-20℃/h的速度冷却。
所述的步骤(2)及(3)中,采用惰性气体保护。
与现有技术相比,本发明提供了一种新型复合材料-硅锡复合材料,该材料的硅和锡都易获得,且该材料由金属和非金属构成,同时具有高强度和韧性,即既具有一定的金属特性,又包含硅的高硬度低密度特性,因此该复合材料可用于多方面。在此基础上,还对硅锡复合材料进行了细晶强化,进一步提高了硅锡复合材料的强度和韧性。
附图说明
图1为本发明实施例未经强化的硅锡复合材料照片;
图2为本发明实施例强化后的硅锡复合材料照片。
图1、2中,深色物质为硅,浅色物质为锡,经强化后,锡的晶粒度明显变小,且弥散分布在硅中。
具体实施方式
实施例1
按照硅锡重量比100kg∶100kg配比硅及锡;
将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至1400℃,再以50℃/h的速度降温,得到硅锡复合材料;如图1所示,该复合材料颗粒度较大。
将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1200℃,进行二次熔炼,再以20℃/h的速度冷却至室温。经细晶强化后,锡的晶粒度明显变小,且弥散分布在硅中,如图2所示。
实施例2
按照硅锡重量比50kg∶250kg配比硅及锡;
将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至1400℃,再以30℃/h的速度降温,得到硅锡复合材料;
将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1100℃,进行二次熔炼,再以15℃/h的速度冷却至室温,得到细晶强化的硅锡复合材料。
实施例3
按照硅锡重量比20∶200配比硅及锡;
将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至1400℃,再以10℃/h的速度降温,得到硅锡复合材料;
将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1000℃,进行二次熔炼,再以5℃/h的速度冷却至室温,得到细晶强化的硅锡复合材料。
上述仅为本发明的具体实施例,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (2)
1.一种细晶强化硅锡复合材料的方法,以硅、锡为原料,经过高温熔炼和二次熔炼,得到细晶强化的硅锡复合材料,其步骤包括:
(1)原料配置:按照硅锡重量比1∶1~10的配比计算所需重量的硅及锡;
(2)原料熔炼:将配置好的硅锡原料混合,加入炉中,升温至大于1400℃,完全熔解后,降温至1400℃,再以10~50℃/h的速度冷却,得到硅锡复合材料;
(3)细晶强化:将步骤(2)得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中,升温至大于1000℃小于等于1200℃,进行二次熔炼,完全熔解后,降温至1000℃后,再以5-20℃/h的速度冷却。
2.如权利要求1所述的一种细晶强化硅锡复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤(2)及(3)中,采用惰性气体保护。
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