CN102121075A - 高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 - Google Patents
高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102121075A CN102121075A CN 201110037706 CN201110037706A CN102121075A CN 102121075 A CN102121075 A CN 102121075A CN 201110037706 CN201110037706 CN 201110037706 CN 201110037706 A CN201110037706 A CN 201110037706A CN 102121075 A CN102121075 A CN 102121075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- field
- ultrasonic
- pulsed electrical
- electrical field
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 71
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 23
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000011238 particulate composite Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- IUFBBBDTDAHZOQ-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;zirconium Chemical compound [Zr].OC(O)=O IUFBBBDTDAHZOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- -1 particularly Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及颗粒增强金属基复合材料的制备技术领域，特别涉及到一种高能超声场与脉冲电场下合成制备颗粒增强铝基复合材料的方法。该方法的主要特征是在熔体直接反应法制备颗粒增强铝基复合材料的原位反应合成过程中对反应熔体同时施加高能超声场与脉冲电场。高能超声场的参数为：频率为22-30kHz,强度1-10W/cm2；脉冲电场的参数为：电流峰值密度为：0.1-10A/cm2，脉冲频率为：0.1-10Hz。采用本发明的显著优势是高能超声场与脉冲电场耦合作用，改善原位颗粒生成反应的热力学与动力学，促进反应物与熔体之间的混合并控制颗粒形貌尺寸在微纳米尺度，同时控制颗粒在熔体中的分散效果，适合制备高性能微纳米颗粒增强复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒增强金属基复合材料的制备技术领域，特别涉及到一种高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法。
背景技术
颗粒增强铝基复合材料由于具有复合的结构特征而兼备良好的力学性能和理化性能，在先进的电工电子器件、航空航天器、机械、桥梁隧道工程等领域具有广阔的应用前景，已成为近年来铝基复合材料的研究热点之一；目前，熔体直接反应合成是制备颗粒增强铝基复合材料的主要方法，该方法的原理是在铝基体熔液中加入能生成第二相的合金元素或化合物，在一定温度下与金属熔液发生原位反应生成颗粒相而制得内生颗粒增强复合材料；该方法制备复合材料由于颗粒相原位生成，其与基体金属结合界面干净，润湿性好，结合强度高。
目前，熔体反应合成法制备颗粒增强铝基复合材料存在的主要问题是反应过程难控制，表现在反应速度和效率难以提高，生成的颗粒增强相易团聚长大，严重影响材料的工业规模生产和应用。
利用外场作用可以改善原位合成反应的热力学与动力学条件，起到促进原位反应进行的作用，同时，外场作用可以控制颗粒相的过分长大或偏聚团簇现象，因此，在外场下原位合成铝基复合材料越来越受到研究者的重视。
现有技术中，提出了采用电磁场、超声场及其组合外场下制备颗粒增强金属基复合材料；这些现有技术主要包括：中国专利：CN 1676641A（公开日：2005.10.5，发明名称：制备金属基纳米复合材料的磁化学反应原位合成方法）提出在磁场（稳恒磁场、交变磁场和脉冲磁场）下进行原位磁化学反应合成；中国专利：CN 1958816（公开日：2007.05.09，发明名称：功率超声法制备内生颗粒增强铝基表面复合材料工艺）提出利用功率超声制备内生颗粒增强(Al3Ti相)铝基表面复合材料，使增强相在基体的表层分布均匀，界面结合更好；中国专利：CN 101391290A，一种磁场与超声场耦合作用下制备金属基复合材料的方法，提出在原位反应过程施加磁场与超声的耦合场；中国专利 CN101391291A提出一种组合电磁场下原位合成金属基复合材料的方法，对熔体的原位反应合成过程施加由旋转磁场和行波磁场组合的磁场。
从现有技术报道及生产实践可知，熔体反应合成制备颗粒增强金属基复合材料的过程中施加电磁场、超声场及其组合形成耦合或复合外场，具有较好的颗粒细化和分散效果；但是，从熔体直接反应合成原位颗粒增强金属基复合材料的反应特点可知：反应盐与金属熔体之间的反应实质是带电离子颗粒与金属熔体之间的反应，其中带电离子颗粒的行为对原位反应的速率、产率以及颗粒的析出、长大和分布有决定性影响，因此，原位反应合成过程直接施加外电场，直接影响带电离子颗粒的行为，对控制原位反应的速率、产率以及颗粒的析出、长大和分布是一种非常有前景的制备方法；在诸多形式的电场中，脉冲电场具有节能、峰值电流密度高以及具有冲击振荡效应等优势，具备节能、高效等优势。
同时，考虑到熔体直接反应合成过程反应物与熔体之间的混合对反应过程也至关重要，生成的颗粒相在熔体内的分布状态对材料性能也有决定性影响，而单一施加电场对反应熔池的搅拌、反应盐的分散以及与熔体的混匀作用较弱，因此，在施加电场的同时，对熔体施加功率超声场进行振动式搅拌是一种比较理想的方案；新近的研究表明：功率超声场对金属熔体内的反应盐及生成的颗粒相具有双重作用，当超声功率较弱时，熔体内的超声驻波增加了熔体内异相颗粒振动、碰撞直至聚合长大的机会，对复合材料的制备是不利的，只有当超声场功率较强时，超声波对熔体内颗粒不再是聚集作用，而是使大颗粒细化、分散均匀化。
综上所述，为解决目前采用熔体直接反应合成法制备颗粒增强铝基复合材料存在的主要问题，弥补现有外场下制备技术的不足，提出一种在高能超声场与脉冲电场耦合作用下制备颗粒增强铝基复合材料的方法，对材料的制备以及外场利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：提供一种在高能功率超声场与电场组合作用下熔体直接原位反应制备颗粒增强铝基复合材料的新方法，解决目前采用熔体直接反应合成法制备颗粒增强铝基复合材料存在的反应效率低、生成的颗粒粗大且分散不均匀等制约材料制备和性能提高的关键问题，实现高性能颗粒增强铝基复合材料的工业规模制备和应用。
实现本发明的原理是：在原位颗粒增强铝基复合材料的反应合成过程对熔体同时施加高能功率超声场和脉冲电场；主要利用高能功率超声场在熔体内产生的声空化和声流冲击等声化学效应促进熔体内反应盐及生成增强颗粒的分散，从而改善原位反应的动力学，提高反应速率和改善颗粒相在熔体内分布，另外，高能功率超声场通过声流冲击和声空化原理转化为原位反应的化学效应，形成局部的高温高压，增加了反应体系的能量起伏，对改善原位反应的热力学也是有利的；同时施加的脉冲电场在熔体内产生电势振荡，这种电势振荡增加了反应原位反应粒子的能量起伏，改善了原位反应的热力学，同时，脉冲电场的冲击效应在熔体内部分转化为热效应和瞬态力效应对促进原位反应中离子的迁移、颗粒相的形核、析出长大及运动分散都有促进作用；因此，在熔体直接原位反应合成制备颗粒增强复合材料的过程中，对熔体施加高能超声场与脉冲电场的耦合作用，可以改善原位颗粒生成反应的热力学与动力学，促进反应物与熔体之间的混合并控制颗粒形貌尺寸在微纳米尺度，同时控制颗粒在熔体中的分散效果，适合制备高性能微纳米颗粒增强复合材料。
以下结合本发明的示意图(见图1)，说明实现本发明的具体方案如下：
一种在高能功率超声场与脉冲电场耦合作用下合成铝基颗粒复合材料的新方法，主要包括以下步骤：
a）在具有加热和保温功能的由耐火材料制成的反应容器3内将基体金属熔炼、精炼后调整到反应合成的起始温度并恒温，加入能与熔体原位反应生成颗粒相的反应物，并搅拌均匀；
b）将超声变幅杆4浸入熔体，开启功率超声场电源，调整到规定参数，施加超声处理；
c）接通脉冲电场的电源1，并调整到规定参数，对熔体施加脉冲电场处理；
d）作用时间到后，依次关闭脉冲电场与超声场的电源，取出超声场变幅杆，直至反应结束后进行浇注，制得复合材料；
实现本发明的装置方面的特征是：
e）引入功率超声场的变幅杆为绝缘的陶瓷材质；
f）引入功率超声场的变幅杆由熔体上方插入熔体，其浸入深度控制在2-5mm；
g）施加的脉冲电场由安装在熔池侧壁同一高度上的一对电极引入；
实现本发明的高能功率超声场参数和脉冲电场参数方面的特征是：
h）施加的高能功率超声场的参数为：超声波频率20-30 kHz，超声波强度为2-10 W/cm2；
i）施加的脉冲电场的参数为：脉冲电场的电流峰值密度为：0.1-10A/cm2，脉冲频率为：0.1-10Hz；
j）高能功率超声场与脉冲电场同时作用的时间为1-10min。
采用本发明的关键特征是：在高能功率超声场与脉冲电场耦合作用下合成铝基颗粒复合材料，引入超声波的变幅杆采用陶瓷材质，超声波的参数范围是：超声波频率20-30 kHz，超声波强度为2-10 W/cm2；脉冲电场由安装在熔池侧壁同一高度上的一对电极引入，脉冲电场的参数为：脉冲电场的电流峰值密度为：0.1-10A/cm2，脉冲频率为：0.1-10Hz。
应当指出，从熔池的其它位置向熔池内引入功率超声场和脉冲电场，即超声变幅杆和脉冲电场的电极换装在熔池的其他部位，比如在熔池底部或侧部引入超声或电场电极，也属于本发明要保护的方案。
与现有技术相比本发明具有以下优点和效果：
1）本发明利用高能功率超声场和脉冲电场同时作用于颗粒增强复合材料的原位反应合成过程，高能功率超声场通过声化效应促进熔体内反应盐及生成增强颗粒的分散，从而改善原位反应的动力学，提高反应速率和改善颗粒相在熔体内分布，高能功率超声场形成局部的高温高压，增加了反应体系的能量起伏，对改善原位反应的热力学也有利；脉冲电场增加了反应粒子的能量起伏，改善了反应热力学，脉冲电场的冲击效应在熔体内转化为热效应和力效应对促进原位反应中离子的迁移、颗粒相的形核、析出长大及运动分散都有促进作用；因此，在熔体直接原位反应合成制备颗粒增强复合材料的过程中，对熔体施加高能超声场与脉冲电场的耦合作用，可以改善原位颗粒生成反应的热力学与动力学，提高了反应的速率和产率，促进反应物与熔体之间的混合并控制颗粒形貌尺寸在微纳米尺度，同时控制颗粒在熔体中的分散效果，适合制备高性能微纳米颗粒增强复合材料；
2）高能功率超声场与脉冲电场耦合作用，作用效果相互增强，可以处理大容量熔体，而且本发明的装备价格相对低廉，操作简单安全，易于工业采用；
3）本发明中引入超声的变幅杆采用陶瓷材质，不会污染金属，操作安全，克服了传统超声处理采用金属材质变幅杆污染熔体的弊端；
4）采用的脉冲电场是瞬间放电，所以能源消耗小，生产成本低，与单一施加超声场相比，在熔体内存在脉冲电场时，超声场的作用效率显著提高；
5）与单一施加电场相比，在高能超声场作用下施加脉冲电场，其脉冲电场的作用效果得到提高；
6）采用本发明，熔体原位反应的合成时间缩短到10-12分钟，比现有技术缩短50%以上，反应物的收得率提高到95%以上，比现有技术提高10-15%以上，颗粒的尺寸可控制在微纳米尺度，且分布均匀，特别是颗粒与基体界面洁净，比现有技术有较大改善，有利于提高材料的机械性能。
附图说明
图1 本发明方法的示意图
图注：1脉冲电场电源；2加热线圈；3反应容器；4超声变幅杆；5复合材料熔体；6电极；7控制开关；8调压电阻
图2 实施例1制备复合材料的SEM图
图3 实施例1制备复合材料的EDS图
图4 实施例2制备复合材料的SEM图
图5 实施例2制备复合材料的XRD图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1：高能功率超声场与脉冲电场耦合作用下制备（Al
3
Zr
(s)
+ ZrB
2(s)
）颗粒增强Al基复合材料
原材料：基体金属：纯Al；反应盐：K2ZrF6+KBF4粉剂（质量比6.2：7.8），精炼脱气剂及扒渣剂；
制备过程分两步：
（一）：金属熔炼及粉体制备：
10Kg纯Al在30kW电阻炉中熔化升温到900℃，脱气、扒渣；所用试剂均在250℃下充分烘干，其中K2ZrF6+KBF4，研磨成细粉（粒度小于100目），K2ZrF6+KBF4粉剂加入的重量为金属重量的20%。
（二）：原位反应合成制备复合材料熔体：
本实施例采用的实验装置如图1所示，精炼好且符合反应起始温度要求（900℃）的金属液转入由氧化铝制成的反应容器3中，反应容器3外面绕10kW的电阻丝加热，使熔体温度恒定在900℃，脉冲磁场电极安装在反应容器侧壁中部；用钟罩将K2ZrF6+KBF4压入到铝液中，将由氧化铝制成的超声变幅杆4浸入熔体中深度3mm，开启功率超声场电源，调整参数为频率20kHz，强度2.0 W/cm2，然后开启脉冲电场电源1，调整脉冲电场参数为频率0.1Hz，峰值电流密度为10A/cm2。
高能功率超声场与脉冲电场同时作用的时间为1min；外场处理结束后，依次关闭脉冲电场与超声场的电源，取出超声场变幅杆，10min后停止保温，将熔体转入坩埚降温到720℃进行浇注，制得复合材料块体试样。
取样作微观组织及相成分分析，通过SEM和EDS分析证实颗粒相为Al3Zr(s)和 ZrB2(s)，其中颗粒相尺寸在400纳米以下，颗粒均匀度高，颗粒与基体界面洁净清晰；SEM及EDS分析结果见图2和图3。
将本发明制得的复合材料经过T4处理，测定了材料在300℃的高温拉伸性能，并与不施加外场及施加其他形式外场，而其他条件与本实施例完全相同条件下制得的材料进行了性能对比，其结果见表1。
表1 实施例1与其他技术方案制得复合材料的高温拉伸性能对比（300℃）
| 指标 | 本发明 | 无外场 | 电磁场 | 超声场 |
| 屈服强度,MPa | 265 | 215 | 240 | 235 |
| 抗拉强度,MPa | 340 | 270 | 280 | 270 |
| 延伸率，% | 17.5 | 13.5 | 15.5 | 14.5 |
因此，使用该发明的突出技术效果总结如下：
1）从微观组织来看，颗粒尺寸均匀细小，属微纳米颗粒增强复合材料，特别是，颗粒与基体界面洁净清晰，颗粒在基体内分布均匀度高，说明颗粒尺寸及与基体的结合和分布得到有效控制和改善；
2）从反应效率来看，反应时间由不施加外场和现有技术施加其它外场时的20-30分钟缩短到10-12分钟，时间缩短50%以上，这说明反应的速率提高；
3）与现有技术相比，在除外场以外所有条件均相同的条件下，采用本发明时复合材料内颗粒相的数量有明显增加，说明反应盐的收得率即产率提高，在10%以上；
4）从材料拉伸性能来看，材料机械性能显著提高。
实施例2：高能功率超声场与脉冲电场耦合作用下制备（Al
3
Zr
(s)
+ Al
2
O
3(s)
）颗粒增强Al基复合材料
原材料：基体金属：纯Al；固体粉末：工业碳酸锆(Zr(CO3)2)粉剂，精炼脱气剂及扒渣剂；
制备过程分两步：
（一）：金属熔炼及粉体制备：
10Kg纯Al在30kW工频熔铝炉中熔化升温到900℃，脱气、扒渣；所用试剂均在250℃下充分烘干，其中Zr(CO3)2 研磨成细粉（粒度小于200目），称量后待用，Zr(CO3)2加入的重量为金属重量的20%。
（二）：原位反应合成制备复合材料熔体：
本实施例采用的实验装置如图1所示，精炼好且符合反应起始温度要求（900℃）的金属液转入由氧化铝制成的反应容器3中，反应容器3外面绕10kW的电阻丝加热，使熔体温度恒定在900℃，脉冲磁场电极安装在反应容器侧壁中部；用钟罩将Zr(CO3)2粉末压入到铝液中，将由氧化铝制成的超声变幅杆4浸入熔体中深度5mm，开启功率超声场电源，调整参数为频率30kHz，强度10 W/cm2，然后开启脉冲电场电源1，调整脉冲电场参数为频率10Hz，峰值电流密度为0.1A/cm2。
高能功率超声场与脉冲电场同时作用的时间为10min；外场处理结束后，依次关闭脉冲电场与超声场的电源，取出超声场变幅杆，停止保温，将熔体转入坩埚降温到720℃进行浇注，制得复合材料块体试样。
取样分析，通过XRD分析证实颗粒相为Al3Zr(s)和 Al2O3(s)，SEM分析可知其中颗粒相尺寸在几十纳米到5-6微米之间，属微纳米颗粒增强复合材料，颗粒分散均匀度高，颗粒的分布比未施加外场时明显均匀，粒度细化，有大量纳米相存在，且颗粒相的数量明显，体现了本发明的优点；SEM及XRD分析结果见图4和图5。
Claims (8)
1.高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，包括将铝基熔体精炼后调整到反应起始温度，加入能与熔体原位反应生成颗粒相的反应物进行原位合成反应，待反应结束，静置到浇注温度后进行浇注；其特征在于：在原位反应合成过程中对铝基熔体同时施加高能功率超声场和脉冲电场，利用两场耦合形成的声电化效应对原位反应过程进行控制。
2.如权利要求1所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：施加的高能功率超声场参数为：超声波频率20-30 kHz，超声波强度为2-10 W/cm2。
3.如权利要求1所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：脉冲电场的电磁参数为：脉冲电场的电流峰值密度为：0.1-10A/cm2，脉冲频率为：0.1-10Hz。
4.如权利要求1所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：高能功率超声场与脉冲电场同时作用的时间为1-10min。
5. 如权利要求1所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其步骤为：在具有加热保温功能耐火材料制成的反应容器内通过反应盐与铝液直接反应合成原位颗粒增强复合材料熔体，当金属熔体温度达到合成温度后，加入反应盐并搅拌均匀，然后将超声变幅杆浸入金属熔体液面下，依次开启高能功率超声场和脉冲电场的电源，并调整超声场与脉冲电场的控制参数到规定范围，作用时间到后，依次关闭脉冲电场与超声场的电源，取出超声场变幅杆，直至反应结束后进行浇注，制得复合材料。
6.如权利要求5所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：引入高能功率超声场的变幅杆为绝缘的陶瓷材质。
7.如权利要求5所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：引入高能功率超声场的变幅杆由熔体上方插入熔体，其浸入深度控制在2-5mm。
8.如权利要求5所述的高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征是：施加的脉冲电场由安装在熔池侧壁同一高度上的一对电极引入。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110037706 CN102121075B (zh) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | 高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110037706 CN102121075B (zh) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | 高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102121075A true CN102121075A (zh) | 2011-07-13 |
| CN102121075B CN102121075B (zh) | 2013-03-13 |
Family
ID=44249741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110037706 Active CN102121075B (zh) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | 高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102121075B (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102978412A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 先欧通科技（深圳）有限公司 | 一种超声波处理金属熔体的装置 |
| CN103495720A (zh) * | 2013-09-10 | 2014-01-08 | 北京科技大学 | 一种制备原位纳米颗粒强化q195钢的方法 |
| CN103658609A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-26 | 上海大学 | 脉冲电流和液面脉冲磁致振荡复合细化金属凝固组织方法 |
| CN103695673A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-02 | 中北大学 | 一种金属间化合物颗粒Al3-M增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN103898343A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-07-02 | 中北大学 | 一种富铝金属间化合物增强铝基复合材料制备方法 |
| CN104046825A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种原位颗粒增强铝基复合材料制备方法 |
| CN104928542A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-23 | 江苏大学 | 一种汽车控制臂用6x82基复合材料的制备方法 |
| US9289820B1 (en) | 2015-04-21 | 2016-03-22 | Ut-Battelle, Llc | Apparatus and method for dispersing particles in a molten material without using a mold |
| CN107794395A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-13 | 上海交通大学 | 熔体控制自生铝基复合材料的制备方法 |
| CN108441665A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-24 | 江苏大学 | 多维振动辅助合成制备纳米颗粒增强复合材料的方法 |
| CN108504887A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-07 | 昆明理工大学 | 一种微波-超声耦合作用制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法 |
| CN112028076A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-04 | 杭州电子科技大学 | 一种基于高温及电-声耦合作用的微纳空心球制备方法 |
| CN112593092A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 湖北华力科技有限公司 | 基于脉冲电流和超声波的再生铝熔体净化方法、净化装置 |
| CN112626366A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 南昌航空大学 | 一种降低搅拌制备颗粒增强铝基复合材料孔隙率的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1958816A (zh) * | 2006-11-29 | 2007-05-09 | 吉林大学 | 功率超声法制备内生颗粒增强铝基表面复合材料工艺 |
| CN101391290A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-03-25 | 江苏大学 | 一种磁场与超声场耦合作用下熔体反应合成金属基复合材料的方法 |
| CN101956120A (zh) * | 2010-10-12 | 2011-01-26 | 江苏大学 | 一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法及装置 |
-
2011
- 2011-02-15 CN CN 201110037706 patent/CN102121075B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1958816A (zh) * | 2006-11-29 | 2007-05-09 | 吉林大学 | 功率超声法制备内生颗粒增强铝基表面复合材料工艺 |
| CN101391290A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-03-25 | 江苏大学 | 一种磁场与超声场耦合作用下熔体反应合成金属基复合材料的方法 |
| CN101956120A (zh) * | 2010-10-12 | 2011-01-26 | 江苏大学 | 一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《电子显微学报》 20010630 张伟等 电脉冲下TiC颗粒增强Ni-Cr合金中位错组态的变化 199-202 1-8 第20卷, 第3期 * |
| 《轻合金加工技术》 20021231 刘兴江等 脉冲电场作用下SiCp/2014颗粒增强铝基复合材料的制备 45-46，49 1-8 第30卷, 第4期 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102978412A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 先欧通科技（深圳）有限公司 | 一种超声波处理金属熔体的装置 |
| CN103495720B (zh) * | 2013-09-10 | 2016-04-27 | 北京科技大学 | 一种制备原位纳米颗粒强化q195钢的方法 |
| CN103495720A (zh) * | 2013-09-10 | 2014-01-08 | 北京科技大学 | 一种制备原位纳米颗粒强化q195钢的方法 |
| CN103658609A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-26 | 上海大学 | 脉冲电流和液面脉冲磁致振荡复合细化金属凝固组织方法 |
| CN103695673A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-02 | 中北大学 | 一种金属间化合物颗粒Al3-M增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN103898343A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-07-02 | 中北大学 | 一种富铝金属间化合物增强铝基复合材料制备方法 |
| CN103695673B (zh) * | 2013-12-26 | 2015-09-09 | 中北大学 | 一种金属间化合物颗粒Al3-M增强铝基复合材料的制备方法 |
| CN103898343B (zh) * | 2013-12-26 | 2016-05-04 | 中北大学 | 一种富铝金属间化合物增强铝基复合材料制备方法 |
| CN104046825A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种原位颗粒增强铝基复合材料制备方法 |
| CN104046825B (zh) * | 2014-07-04 | 2016-05-25 | 江苏大学 | 一种原位颗粒增强铝基复合材料制备方法 |
| US9475120B1 (en) | 2015-04-21 | 2016-10-25 | Ut-Battelle, Llc | Apparatus and method for dispersing particles in a molten material without using a mold |
| US9289820B1 (en) | 2015-04-21 | 2016-03-22 | Ut-Battelle, Llc | Apparatus and method for dispersing particles in a molten material without using a mold |
| CN104928542A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-23 | 江苏大学 | 一种汽车控制臂用6x82基复合材料的制备方法 |
| CN104928542B (zh) * | 2015-05-19 | 2017-05-03 | 江苏大学 | 一种汽车控制臂用6x82基复合材料的制备方法 |
| CN107794395B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-07-26 | 安徽陶铝新材料研究院有限公司 | 熔体控制自生铝基复合材料的制备方法 |
| CN107794395A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-13 | 上海交通大学 | 熔体控制自生铝基复合材料的制备方法 |
| CN108441665A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-24 | 江苏大学 | 多维振动辅助合成制备纳米颗粒增强复合材料的方法 |
| CN108441665B (zh) * | 2018-02-28 | 2020-04-03 | 江苏大学 | 多维振动辅助合成制备纳米颗粒增强复合材料的方法 |
| CN108504887A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-07 | 昆明理工大学 | 一种微波-超声耦合作用制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法 |
| CN112028076A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-04 | 杭州电子科技大学 | 一种基于高温及电-声耦合作用的微纳空心球制备方法 |
| CN112593092A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 湖北华力科技有限公司 | 基于脉冲电流和超声波的再生铝熔体净化方法、净化装置 |
| CN112593092B (zh) * | 2020-12-03 | 2022-07-05 | 湖北华力科技有限公司 | 基于脉冲电流和超声波的再生铝熔体净化方法 |
| CN112626366A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 南昌航空大学 | 一种降低搅拌制备颗粒增强铝基复合材料孔隙率的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102121075B (zh) | 2013-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102121075B (zh) | 高能超声与脉冲电场下合成颗粒增强铝基复合材料的方法 | |
| CN101391290B (zh) | 一种磁场与超声场耦合作用下熔体反应合成金属基复合材料的方法 | |
| CN101391291B (zh) | 一种组合电磁场下原位合成金属基复合材料的方法 | |
| CN101956120B (zh) | 一种纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法及装置 | |
| EP3038771B1 (en) | Manufacturing of a metal component or a metal matrix composite component involving contactless induction of high-frequency vibrations | |
| CN102140599B (zh) | 一种电流与磁场复合作用下合成颗粒增强复合材料的方法 | |
| Vorozhtsov et al. | Synthesis of micro-and nanoparticles of metal oxides and their application for reinforcement of Al-based alloys | |
| CN105238946A (zh) | 碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其连续化制备方法 | |
| CN105088023B (zh) | 碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法 | |
| CN107604193A (zh) | 一种纳米颗粒增强铝基复合材料的成形方法 | |
| CN106757001A (zh) | 一种强制冷却环境下电磁搅拌辅助进行激光熔覆的方法和装置 | |
| CN102133629A (zh) | 一种轻合金电磁悬浮铸造装置和方法 | |
| CN102251139A (zh) | 一种高体积分数金刚石/铝导热功能复合材料的制备方法 | |
| CN103627932B (zh) | 一种颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN101704075B (zh) | 多元磁场组合熔体反应合成铝基复合材料的方法 | |
| CN102108452B (zh) | 一种脉冲电场与电磁场下合成颗粒增强复合材料的方法 | |
| CN104532031B (zh) | 一种纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法 | |
| CN101612658B (zh) | 制备金属基纳米复合材料的超声搅拌连续铸造方法及装置 | |
| Padhi et al. | A novel route for development of bulk Al/SiC metal matrix nanocomposites | |
| CN104962772B (zh) | 一种制备原位Al3Ti颗粒增强Al‑Si‑Cu复合材料的方法 | |
| CN102121076B (zh) | 一种脉冲电场下合成颗粒增强金属基复合材料的方法 | |
| CN112267079A (zh) | 一种锆基合金粉进行激光增材制造非晶复合材料的方法 | |
| CN102352507B (zh) | 一种铸铁板的合金碳化物表面强化工艺 | |
| CN106636823A (zh) | 一种新型镁合金复合材料的制备方法 | |
| CN110004316A (zh) | 原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANTONG METALWELL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU UNIVERSITY Effective date: 20131204 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 212013 ZHENJIANG, JIANGSU PROVINCE TO: 226541 NANTONG, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20131204 Address after: 226541 Jiangsu province Nantong City Jiuhua Jiuhua town of Rugao City neighborhood 13 groups Patentee after: NANTONG METALWELL Co.,Ltd. Address before: Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212013 Jingkou District Road No. 301 Patentee before: Jiangsu University |
|
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yao Yunhui Inventor before: Wang Hongming Inventor before: Li Guirong Inventor before: Zhao Yutao Inventor before: Zhang Tingwang Inventor before: Zhang Xunyin |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG HONGMING LI GUIRONG ZHAO YUTAO ZHANG TINGWANG ZHANG XUNYIN TO: YAO YUNHUI |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151218 Address after: 226000 Jiangsu Province, Nantong City Chongchuan District sik Road No. 9 Patentee after: NANTONG University Address before: 226541 Jiangsu province Nantong City Jiuhua Jiuhua town of Rugao City neighborhood 13 groups Patentee before: Nantong Metalwell Co.,Ltd. |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yao Yunhui Inventor after: Ni Hongjun Inventor after: Lv Shuaishuai Inventor after: Wang Xingxing Inventor before: Yao Yunhui |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230831 Address after: 226000 Jiangsu city of Nantong province sik Road No. 9 Patentee after: Nantong University Technology Transfer Center Co.,Ltd. Address before: 226000 No. 9 Siyuan Road, Chongchuan District, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: NANTONG University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |