CN102586635B - 一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法 - Google Patents

一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法。制备方法为:首先将Al-Si-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780~800℃,并在此温度静置20~30min后,将质量百分比为1.0%~5.0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干处理并用铝箔包覆,加入到熔体中,保温10min,然后将超声变幅杆伸入合金熔体中,超声10~20min,超声功率为150W~300W,然后快速降温至580~590℃保温10~20min,得到原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料。本发明的技术效果是:得到的原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整,完全满足半固态成形要求,而且工艺简单,安全可靠,操作方便,且无三废污染。

Description

—种原位A1203颗粒增强A卜S 1-Cu复合材料半固态楽料的制备方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态衆料的制备方法。
背景技术
[0002] 颗粒增强铝基复合材料具有比强度高、比模量高等诸多优点而应用于航空、航天及汽车制造等领域。传统的外加颗粒增强体与金属基体之间存在润湿性差、结合不良或界面脆性等一系列问题,从而限制了该类材料的推广与应用。原位合成法具有界面结合良好、无污染及润湿性好等优点,但受冶金温度和反应时间的影响较大,且获得的复合材料不理想。随着半固态成形技术和理论的发展与成熟,原位合成与半固态成形技术的结合为新型材料制备技术的发展指弓I 了一个新的方向。
[0003] 近液相线法是一种在合金液相线附近进行恒温保温,精确控制冷却过程,以获得均匀细小的等轴晶。该方法适合大规模工业生产制备原位铝基复合材料半固态浆料,工艺操作简单,制备成本低廉。与液态成型相比,半固态成型较为平稳,无涡流和喷射,减少了夹杂、卷气、宏观偏析,降低了凝固收缩和成型温度,增强颗粒在基体内分布均匀。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供了一种原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态浆料的制备方法。
[0005] 本发明是这样来实现的,首先将Al-S1-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780〜8000C,并在此温度静置20〜30 min后,将质量百分比为1.0%〜5.0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干处理并用铝箔包覆,加入到熔体中,保温lOmin,然后将超声变幅杆伸入合金熔体中,超声10〜20min,超声功率为150W〜300W,然后快速降温至580〜590°C保温10〜20min,得到原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态浆料。
[0006] 所述Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为1:1,Al-S1-Cu合金中Si的质量百分比为10.5%〜11.5%,Cu的质量百分比为3.0%〜3.5%,余量为Al。
[0007] 本发明的技术效果是:得到的原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整,完全满足半固态成形要求,而且工艺简单,安全可靠,操作方便,且无三废污染。
附图说明
[0008] 图1为本发明所述的原位铝基复合材料的半固态组织的XRD。
[0009] 图2为本发明实施实例I条件下原位Al2O颗粒增强3A1-S1-Cu复合材料半固态组织形貌。
[0010] 图3为本发明实施实例2条件下原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态组织形貌。
具体实施方式
[0011] 本发明将通过以下实施例作进一步说明。
[0012] 图1为加入Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末制备的原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态组织的XRD图谱,可看出其原位生成了 Al2O3颗粒。
[0013] 本实施例中所述的原位Al2O颗粒增强3A1-S1-Cu复合材料半固态浆料,是通过原位合成与近液相线法制备的,其中Al2O3的含量为1.0〜5.0wt.%。
[0014] 实施实例I
[0015] 将Al粉和B2O3粉按质量比1:1混合后球磨,制成预制块并破碎成粉末备用。将Al-S1-Cu铝合金锭放入坩埚中过热至800°C,在此温度静置20 min后,用钟罩压入铝箔包覆的质量分数为1%的混合粉末,保温1min后将超声变幅杆探头置于熔体液面下,对熔体施加超声作用,超声时间为lOmin,功率为200W。超声作用结束时,快速降温至580°C保温处理1min后,即可获得内生颗粒增强铝基复合材料半固态浆料,见图2。
[0016] 实施实例2
[0017] 将Al粉和B2O3粉按质量比1:1混合后球磨,制成预制块并破碎成粉末备用。将Al-S1-Cu铝锭放入坩埚中过热至800°C,在此温度静置20 min后,用钟罩压入铝箔包覆的质量分数为3%的混合粉末,保温1min后将超声变幅杆探头置于熔体液面下,对熔体施加超声作用,超声时间为20min,功率为300W。超声作用结束时,快速降温至585°C保温处理20min后,即可获得内生颗粒增强铝基复合材料半固态浆料,见图3。
[0018] 从图1、2、3中可以看出,采用本发明得到的原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整,完全满足半固态成形要求,而且工艺简单,安全可靠,操作方便,且无三废污染。

Claims (2)

1.一种原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态浆料的制备方法,其特征在于:首先将Al-S1-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780〜800°C,并在此温度静置20〜30min后,将质量百分比为1.0%或3.0%的Al粉和B2O3粉的混合粉末球磨破碎后烘干处理并用铝箔包覆,加入到熔体中,保温lOmin,然后将超声变幅杆伸入合金熔体中,超声10〜20min,超声功率为150W〜300W,然后快速降温至580〜590°C保温10〜20min,得到原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态浆料。
2.根据权利要求1所述的一种原位Al2O3颗粒增强Al-S1-Cu复合材料半固态浆料的制备方法,其特征是所述的Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为1:1,Al-S1-Cu合金中Si的质量百分比为10.5%〜11.5%,Cu的质量百分比为3.0%〜3.5%,余量为Al。
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