CN102212722B - 一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法，它包括下述步骤：a、将增强颗粒粉末和铝合金粉末按7~11：1的比例混合；b、将混合均匀的粉末装入热压烧结炉中，在热压压力为20~30Mpa、升温速率为10~20℃/min的条件下进行热压烧结，当温度升至400~500℃时，经保温保压20min~40min后随炉降温；c、取增强颗粒粉末和铝合金粉末重量之和三倍量的铝或铝合金，进行熔炼，待其熔化后，将步骤b所得的坯料放入，待该坯料完全熔入铝液后，采用25%Na2SiF6+75%C2Cl6精炼剂并与旋转除气机配合使用，处理10min~20min；在720℃加入铝或铝合金重量4%的细化剂Al-5Ti-1B中间合金，保温5min~10min；静置15min后浇入锭模中。

Description

一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属基复合材料的制备，具体说是涉及一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法。
背景技术
铝基复合材料由于具有比强度高、比刚度高、尺寸稳定性好（线膨胀系数小）、可设计性强、抗疲劳、耐腐蚀、便于大面积整体成形等优点，在航空、航天、汽车、仪表、交通、机械、电子信息与3C产业（Computer、Communication、Consumer Electronic）等各领域的应用日益广泛。其中，颗粒增强铝基复合材料因其制造成本低、原材料来源充分、综合性能好，易于实现批量生产，在工业中应用前景看好，成为铝基复合材料中最具有潜在应用价值的新型材料。目前制备方法主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法，每种方法都有其优缺点，因此这些方法均具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的正是为了提供一种配比控制准确、方便，质量稳定，增强体体积分数可较高的颗粒增强铝基复合材料的制备方法。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的颗粒增强铝基复合材料的制备方法包括下述步骤：
a、混粉：将增强颗粒粉末和铝合金粉末按7~11：1的比例混合均匀；
b、热压烧结：将混合均匀的粉末装入热压烧结炉的石墨模具中，在热压压力为20~30Mpa、升温速率为10~20℃/min的条件下进行热压烧结，当温度升至400~500℃时，经保温保压20min~40min后随炉降温；
c、熔炼并铸锭：取增强颗粒粉末和铝合金粉末重量之和三倍量的铝或铝合金，进行熔炼，待其熔化后，将步骤b所得的坯料放入，待该坯料完全熔入铝液后，采用 25%Na2SiF6+75%C2Cl6精炼剂并与旋转除气机配合使用，其中25%Na2SiF6+75%C2Cl6的添加量为铝锭重量的0.5~1.0%，对熔体进行精练处理，处理10min~20min；在720℃加入铝或铝合金重量4%的细化剂Al-5Ti-1B中间合金，保温5min~10min；在740℃加入铝合金重量0.001%~0.003%的Al-10%Sr合金，此步操作仅用于铝合金；静置15min后浇入锭模中。
本发明中所述的增强颗粒粉末为碳化硅（SiC）或氧化铝（Al2O3）等陶瓷材料颗粒。
本发明的有益效果如下：
利用本发明的工艺可以制备任意体积分数的各种颗粒或纤维增强的铝基复合材料。配比控制准确、方便，质量稳定，增强体体积分数可较高，也可选用细小增强体颗粒。兼具粉末冶金法及搅拌铸造法的优点同时又克服了他们的缺点。本发明的方法所获得的颗粒增强铝基复合材料组织致密，不存在孔隙。增强颗粒在基体上分布均匀，不存在界面反应。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例做进一步描述：
实施例1：制备Al-29%wtSiCp 复合材料
a、首先将增强颗粒和铝粉末按10：1比例混合均匀，混制粉的总重量为1公斤；
b、将混合均匀的粉末装入热压烧结炉的石墨模具中，热压压力为 30MPa，升温速率为 20℃/min，当温度升至 500℃时，经保温保压 40min后随炉降温；
c、用电炉熔炼3公斤铝锭 ，待其熔化后，将经热压烧结获得的坯料放入，待该坯料完全熔入铝液后，采用 25%Na2SiF6+75%C2Cl6精炼剂并与旋转除气机配合使用，其中25%Na2SiF6+75%C2Cl6的添加量为铝锭重量的0.6 %，对熔体进行精练处理，处理 20min；在720℃加入铝锭重量4%的细化剂Al-5Ti-1B 中间合金，保温10min，再静置15min后浇入锭模中。
获得的颗粒增强铝基复合材料组织致密，不存在孔隙；增强颗粒在基体上分布均匀，不存在界面反应。
实施例2：制备ZAL102-24%wtSiCp 复合材料
a、首先将增强颗粒和铝粉末按8：1比例混合均匀，混制粉的总重量为1公斤；
b、将混合均匀的粉末装入热压烧结炉的石墨模具中，热压压力为 30MPa，升温速率为 20℃/min，当温度升至500℃时，经保温保压30min后随炉降温；
c、用电炉熔炼3公斤铝合金 ，待其熔化后，将经热压烧结获得的坯料放入，待该坯料完全熔入铝液后，采用 25%Na2SiF6+75%C2Cl6精炼剂并与旋转除气机配合使用，其中25%Na2SiF6+75%C2Cl6的添加量为铝锭重量的0.6%，对熔体进行精练处理，处理15min；在720℃加入 铝合金重量4%的细化剂Al-5Ti-1B中间合金，保温10min；在740℃加入铝合金重量0.002% 的Al-10%Sr合金，此步操作仅用于铝合金；静置15min后浇入锭模中。
获得的颗粒增强铝基复合材料组织致密，不存在孔隙；增强颗粒在基体上分布均匀，不存在界面反应。

Claims (2)

1.一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括下述步骤：
a、混粉：将增强颗粒粉末和铝合金粉末按7~11：1的比例混合均匀；
b、热压烧结：将混合均匀的粉末装入热压烧结炉的石墨模具中，在热压压力为20~30Mpa、升温速率为10~20℃/min的条件下进行热压烧结，当温度升至400~500℃时，经保温保压20min~40min后随炉降温；
c、熔炼并铸锭：取增强颗粒粉末和铝合金粉末重量之和三倍量的铝或铝合金，进行熔炼，待其熔化后，将步骤b所得的坯料放入，待该坯料完全熔入铝液后，采用25%Na2SiF6+75%C2Cl6精炼剂并与旋转除气机配合使用，其中25%Na2SiF6+75%C2Cl6的添加量为铝或铝合金重量的0.5~1.0%，对熔体进行精练处理，处理10min~20min；在720℃加入铝或铝合金重量4%的细化剂Al-5Ti-1B中间合金，保温5min~10min；在740℃加入铝合金重量0.001%~0.003%的Al-10%Sr合金，此步操作仅用于铝合金；静置15min后浇入锭模中。
2.根据权利要求1所述的颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的增强颗粒粉末为碳化硅SiC或氧化铝Al2O3陶瓷材料颗粒。
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