CN102191411A - 制备铝基复合材料的助渗工艺 - Google Patents

制备铝基复合材料的助渗工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN102191411A
CN102191411A CN2011101078546A CN201110107854A CN102191411A CN 102191411 A CN102191411 A CN 102191411A CN 2011101078546 A CN2011101078546 A CN 2011101078546A CN 201110107854 A CN201110107854 A CN 201110107854A CN 102191411 A CN102191411 A CN 102191411A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
matrix composite
aluminum matrix
penetration
preparation
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
Application number
CN2011101078546A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102191411B (zh
Inventor
周聪
王浩伟
陈东
冯欣
黄文貌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Kenuo Seiko technology Co., Ltd.
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN 201110107854 priority Critical patent/CN102191411B/zh
Publication of CN102191411A publication Critical patent/CN102191411A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102191411B publication Critical patent/CN102191411B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

一种复合材料技术领域的制备铝基复合材料的助渗工艺，通过对浸渍于助渗剂溶液中的增强体进行预热然后浇注铝液，制备得到铝基复合材料。本发明实现了助渗剂在预制件内增强体表面的均匀涂覆，改善了铝液对增强体的润湿性，减小了浸渗阻力，从而获得铝基复合材料。

Description

制备铝基复合材料的助渗工艺
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料技术领域的方法，具体是一种制备铝基复合材料的助渗工艺。
背景技术
铝基复合材料由铝及铝合金基体和增强体(包括纤维、晶须、颗粒)复合而成。铝基复合材料具有高比强度和高比模量的同时，还具有低热膨胀系数和高导热系数，此外加工性能良好，在航天航空、先进武器、电子信息、现代交通、精密制造等领域有着迫切的需求。但是在铝基复合材料的液相制备过程中突出的难点是：铝液对增强体不润湿，浸渗阻力大。通过一定的方式在增强体周围添加助渗剂，利用助渗剂的化学反应改善铝液对增强体的润湿性，减小浸渗阻力，从而制备出铝基复合材料。
经过对现有技术的检索发现，王济国在《轻合金加工技术》Vol.26，No.6：P38～41，1998年发表的文章“自浸渗法制备SiCp/Al复合材料”提出了一种浸渗工艺：在助渗剂(K2TiF6)的参与下，铝液渗入到SiCp增强体与助渗剂组成的混合体，从而制备出SiCp/Al复合材料。其中，混合体的制备工艺为干燥的助渗剂粉末经过研磨后与碳化硅颗粒搅拌混合。但该方法存在以下不足：①适用范围有限，只适用于分散状态下的非连续增强体(颗粒、晶须、短纤维)，对于呈整体结构的增强体预制件(如颗粒烧结骨架、连续网络结构的多孔陶瓷和通孔碳泡沫等)，由于预制件的过滤作用和整体性，无法通过干法共混将干燥的助渗剂粉末加入到预制件内；对于连续纤维(包括单向纤维、二维纤维布、三维织物等)，由于纤维构成了过滤网，纤维间隙极小，以及纤维的取向性，所以干法共混也不适合；②该方法需消耗大量的助渗剂，即K2TiF6/SiCp为1∶1～1∶1.5(重量比)，实际上增强体表面的助渗剂才能对润湿性的改善起到有效作用，所以并不需要太多的助渗剂，而过多的助渗剂一方面导致铝消耗量增多，另一方面导致铝液浸渗的通道变窄甚至堵塞。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种制备铝基复合材料的助渗工艺，实现了助渗剂在预制件内增强体表面的均匀涂覆，改善了铝液对增强体的润湿性，减小了浸渗阻力，从而获得铝基复合材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种铝基复合材料，其组分及体积比为10～70％增强体和30～90％铝或铝合金基体组成。
所述的增强体采用纤维、晶须或颗粒的一种或几种。
所述的铝或铝合金基体的组分和质量百分比为：0～13％Si、0～11％Mg、0～10％Zn、0～8％Cu、0～2％Mn、0～1％Ti，其余为Al。
本发明涉及上述铝基复合材料的制备方法，通过对浸渍于助渗剂溶液中的增强体进行预热然后浇注铝液，制备得到铝基复合材料。
所述的助渗剂溶液的组分及含量为：氟钛酸钾(K2TiF6)和氟锆酸钾(K2ZrF6)的混合物，其摩尔比为[K2TiF6]∶[K2ZrF6]＝0.1～10∶1，溶剂为去离子水。
所述的浸渍是指：将增强体浸入温度为0℃～95℃的助渗剂溶液中并进行1～60min、超声频率为40～60KHz的超声振动处理，再将浸渍后的增强体置于200℃下烘干。
所述的预热是指：将增强体放入金属模具在氩气保护环境下预热至400℃～600℃。
所述的浇注铝液是指：将熔融的铝液浇注入金属模具中，浇注温度为750℃～800℃，保温温度为800℃～950℃。
本发明采用助渗剂溶液超声浸渍法处理增强体，具有适用范围广、助渗剂用量少、操作简便的特点。本发明适用于对铝基复合材料各种增强体的处理，包括非连续增强体和连续纤维，特别适合增强体呈整体结构的情况。助渗剂用量少，含量可控，无需研磨和搅拌，缩短了时间，节约了能源。本发明实现了助渗剂在预制件内增强体表面的均匀涂覆，涂层厚度均一，无涂覆死角又不会堵塞铝液的浸渗通道，提高了助渗剂充填的均匀性，改善了铝液对增强体的润湿性，减小了浸渗阻力，改善了界面结合，提高了铝基复合材料的性能。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
增强体为三维碳纤维，碳纤维占复合材料体积分数约40％。基体采用铝合金为ZL101。助渗剂溶液为95℃的饱和水溶液，摩尔比n[K2TiF6]/n[K2ZrF6]为0.1。将增强体浸入助渗剂溶液，超声振动处理时间10min，超声频率50KHz。烘干温度200℃，预热温度550℃，采用氩气保护，浇注温度760℃，在氩气保护下800℃保温0.5h，随炉冷却，得到三维碳纤维增强铝基复合材料。复合材料的抗弯强度为280MPa。
实施例2
增强体为SiC颗粒，占复合材料体积分数约60％。基体采用铝合金为ZL102。助渗剂溶液为25℃的饱和水溶液，摩尔比n[K2TiF6]/n[K2ZrF6]为10。将增强体浸入助渗剂溶液，超声振动处理时间30min，超声频率50KHz。烘干温度200℃，预热温度600℃，采用氩气保护，浇注温度800℃，在氩气保护下900℃保温1h，随炉冷却，得到SiCp/Al复合材料。复合材料的抗弯强度为410MPa。
实施例3
增强体为B4C颗粒，占复合材料体积分数约70％。基体采用工业纯铝。助渗剂溶液为60℃的饱和水溶液，摩尔比n[K2TiF6]/n[K2ZrF6]为1。将增强体浸入助渗剂溶液，超声振动处理时间30min，超声频率50KHz。烘干温度200℃，预热温度600℃，采用氩气保护，浇注温度800℃，在氩气保护下800℃保温2h，随炉冷却，得到B4Cp/Al复合材料。复合材料的抗弯强度为590MPa。

Claims (8)

1.一种铝基复合材料，其特征在于，其组分及体积比为10～70％增强体和30～90％铝或铝合金基体组成。
2.根据权利要求1所述的铝基复合材料，其特征是，所述的增强体采用纤维、晶须或颗粒的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铝基复合材料，其特征是，所述的铝或铝合金基体的组分和质量百分比为：0～13％Si、0～11％Mg、0～10％Zn、0～8％Cu、0～2％Mn、0～1％Ti，其余为Al。
4.一种根据上述任一权利要求所述铝基复合材料的制备方法，其特征在于，通过对浸渍于助渗剂溶液中的增强体进行预热然后浇注铝液，制备得到铝基复合材料。
5.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征是，所述的助渗剂溶液的组分及含量为：K2TiF6和K2ZrF6的混合物，其摩尔比为[K2TiF6]∶[K2ZrF6]＝0.1～10∶1，溶剂为去离子水。
6.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征是，所述的浸渍是指：将增强体浸入温度为0℃～95℃的助渗剂溶液中并进行1～60min、超声频率为40～60KHz的超声振动处理，再将浸渍后的增强体置于200℃下烘干。
7.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征是，所述的预热是指：将增强体放入金属模具在氩气保护环境下预热至400℃～600℃。
8.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征是，所述的浇注铝液是指：将熔融的铝液浇注入金属模具中，浇注温度为750℃～800℃，保温温度为800℃～950℃。
CN 201110107854 2011-04-28 2011-04-28 制备铝基复合材料的助渗工艺 Active CN102191411B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110107854 CN102191411B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 制备铝基复合材料的助渗工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110107854 CN102191411B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 制备铝基复合材料的助渗工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102191411A true CN102191411A (zh) 2011-09-21
CN102191411B CN102191411B (zh) 2013-06-12

Family

ID=44600270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110107854 Active CN102191411B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 制备铝基复合材料的助渗工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102191411B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102392160A (zh) * 2011-11-17 2012-03-28 张洁 一种电动自行车轮圈用铝合金
CN102943192A (zh) * 2012-10-29 2013-02-27 中国兵器工业第五二研究所 一种铝活塞制造方法
CN102392160B (zh) * 2011-11-17 2016-12-14 陈丹红 一种电动自行车轮圈用铝合金
CN106583654A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种铝合金刹车盘金属液及由其铸造刹车盘的工艺
CN106636772A (zh) * 2016-12-05 2017-05-10 东莞市欧比迪精密五金有限公司 一种铝合金复合材料及其制备方法
CN107848902A (zh) * 2015-07-31 2018-03-27 电化株式会社 铝‑碳化硅质复合体及其制造方法
CN108754358A (zh) * 2018-05-29 2018-11-06 江苏理工学院 一种耐低温铝合金复合材料及其制备方法
CN108866457A (zh) * 2018-07-11 2018-11-23 河北工业职业技术学院 一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法
CN110343979A (zh) * 2019-08-30 2019-10-18 沈阳工业大学 一种钛镀层增强铝基复合材料的制备方法
CN111172434A (zh) * 2020-01-16 2020-05-19 西北工业大学 一种镀硅石墨表面涂覆氟锆酸钾减少铝基复合材料内氧化铝含量的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101892406A (zh) * 2010-07-15 2010-11-24 江苏大学 一种具有均匀细小等轴晶粒的铝基复合材料制备方法
CN102127722A (zh) * 2011-03-22 2011-07-20 上海交通大学 三维正交碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101892406A (zh) * 2010-07-15 2010-11-24 江苏大学 一种具有均匀细小等轴晶粒的铝基复合材料制备方法
CN102127722A (zh) * 2011-03-22 2011-07-20 上海交通大学 三维正交碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中华人民共和国航空行业标准HB962-2001》 20020201 国防科学技术工业委员会 铸造铝合金 第4页 , *
《材料科学与工艺》 19990930 许圣麟 等 自渗透制备SiCp/Al复合材料及其耐磨性 1-4 第7卷, 第3期 *
《材料科学与工艺》 19990930 许圣麟 等 自渗透制备SiCp/Al复合材料及其耐磨性 5-8 第7卷, 第3期 *
《铸造技术》 20070930 莫立娥 等 高能超声波搅拌法制备SiCp/ZL101复合材料的研究 6 第28卷, 第9期 *
许圣麟 等: "自渗透制备SiCp/Al复合材料及其耐磨性", 《材料科学与工艺》, vol. 7, no. 3, 30 September 1999 (1999-09-30) *
陈新国等: "K2ZrF6助浸SiC涂层碳纤维增强Al复合材料的研究", 《金属学报》, vol. 29, no. 8, 31 August 1993 (1993-08-31), pages 377 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102392160B (zh) * 2011-11-17 2016-12-14 陈丹红 一种电动自行车轮圈用铝合金
CN102392160A (zh) * 2011-11-17 2012-03-28 张洁 一种电动自行车轮圈用铝合金
CN102943192A (zh) * 2012-10-29 2013-02-27 中国兵器工业第五二研究所 一种铝活塞制造方法
CN107848902A (zh) * 2015-07-31 2018-03-27 电化株式会社 铝‑碳化硅质复合体及其制造方法
CN106583654B (zh) * 2016-11-30 2019-09-24 北京天宜上佳高新材料股份有限公司 一种铝合金刹车盘金属液及由其铸造刹车盘的工艺
CN106583654A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种铝合金刹车盘金属液及由其铸造刹车盘的工艺
CN106636772A (zh) * 2016-12-05 2017-05-10 东莞市欧比迪精密五金有限公司 一种铝合金复合材料及其制备方法
CN108754358A (zh) * 2018-05-29 2018-11-06 江苏理工学院 一种耐低温铝合金复合材料及其制备方法
CN108754358B (zh) * 2018-05-29 2020-03-17 江苏理工学院 一种耐低温铝合金复合材料及其制备方法
CN108866457A (zh) * 2018-07-11 2018-11-23 河北工业职业技术学院 一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法
CN108866457B (zh) * 2018-07-11 2020-03-31 河北工业职业技术学院 一种连续碳纤维增强铝基复合材料的制备方法
CN110343979A (zh) * 2019-08-30 2019-10-18 沈阳工业大学 一种钛镀层增强铝基复合材料的制备方法
CN111172434A (zh) * 2020-01-16 2020-05-19 西北工业大学 一种镀硅石墨表面涂覆氟锆酸钾减少铝基复合材料内氧化铝含量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102191411B (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102191411B (zh) 制备铝基复合材料的助渗工艺
CN104726734B (zh) 碳化硅增强铝基复合材料的制备方法
CN103060597B (zh) 一种周期微桁架结构的陶瓷骨架增强金属复合材料
CN103895285B (zh) 高强度层状Al基金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN104209498B (zh) 一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料界面改性层的制备方法
CN104588617A (zh) 一步制备金属基轻质复合材料的方法
CN102586703B (zh) 一种石墨晶须增强铝基复合材料的制备方法
CN108746625A (zh) 一种铝基纳米复合材料的制备方法
CN100410413C (zh) 碳纤维混杂增强镁基高模复合材料及其制备方法
CN103343274A (zh) 高导热金刚石颗粒混杂增强石墨铝复合材料及其制备工艺
CN107855533A (zh) 一种结合注射成形技术制备金刚石/铜复合材料的方法
CN112267039B (zh) 一种高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备工艺
CN107012349A (zh) 一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法
CN102787252A (zh) 原位制备TiB2增强铝基复合材料的方法
CN106583735A (zh) 一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法
CN103266242A (zh) SiCp颗粒增强快速凝固铝基复合材料及其制备方法
CN101773993B (zh) 泡沫铝夹芯结构的制备方法
CN103302294A (zh) 一种粉末冶金法制备纳米Cu@SiC/Cu基复合材料的方法
CN104046825A (zh) 一种原位颗粒增强铝基复合材料制备方法
CN101429045B (zh) 醋酸锆粘结氧化钇模壳及其制备方法
CN103436824A (zh) 纳米氧化铋涂覆陶瓷相增强体/铝基复合材料的制备方法
CN1059710C (zh) 陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN101148722A (zh) 原位自生氮化铝和镁二硅增强镁基复合材料及其制备方法
CN116516209A (zh) 基于粘结剂喷射打印的陶瓷-金属复合材料及其制备方法
CN105714156B (zh) 一种利用原位反应制备三维贯通Al2O3/Al复合材料的方法

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: NINGBO KENO ALUMINIUM CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

Effective date: 20150225

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200240 MINHANG, SHANGHAI TO: 315030 NINGBO, ZHEJIANG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150225

Address after: 315030 Zhejiang Province, Ningbo City Industrial Zone A Hongtang Jiangbei District Hongxing Road No. 6

Patentee after: Ningbo Keno Aluminium Co., Ltd.

Address before: 200240 Dongchuan Road, Shanghai, No. 800, No.

Patentee before: Shanghai Jiao Tong University

CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 315030 Zhejiang Province, Ningbo Jiangbei District Cicheng Town Chang Yang Road, No. 189

Patentee after: Ningbo Kenuo Seiko technology Co., Ltd.

Address before: 315030 Zhejiang Province, Ningbo City Industrial Zone A Hongtang Jiangbei District Hongxing Road No. 6

Patentee before: Ningbo Keno Aluminium Co., Ltd.