CN102632221B - 一种半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒的方法，将SiC颗粒预处理；再将A356铝合金熔化并搅拌成半固态A356铝合金浆料；然后将预处理的SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。该方法所得基材表面复合SiC颗粒的材料不仅能提高基材表面复合层的硬度、耐磨性；同时该方法显著减小了热处理环节，大大降低能耗，提高生产效率。具有成本低廉、各向异性小、容易成形、高的耐磨性、可用常规技术进行二次加工与机械加工等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种半固态A356铝合金表面表面复合SiC颗粒的方法，属于轻合金新材料技术领域。
背景技术
碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和地的热膨胀系数等优良特性，而且还具有各向同性，并能适合于不同的加工方法。与连续体增强金属基复合材料相比，SiCp/Al改善了塑性，减少了力学性能的方向性，且制造工艺简便，成本不高，具有良好的发展前景。
在国内，合肥工业大学关于“高能超声半固态复合法制备SiCp/Al复合材料”做了深入的研究；湖南大学已将其应用于“高速列车制动盘及其闸片的制备”；南京航空航天大学做了关于“超精密车削的基础研究”。颗粒增强铝基复合材料应用在汽车上，可减少汽车重量并提高其性能，而且可节油，减少污染和延长寿命。
虽然液态A356铝合金整体复合SiC颗粒制动器性能的好坏不仅与制动盘本身有关，而且与对磨的合成闸片材料的整体性能有关，能否研制出与铝基复合材料相匹配的摩擦材料，是决定铝基复合材料能否推广应用的关键因素，这也成为铝基复合材料制动器的一个方向。但是，液态A356铝合金整体复合SiC颗粒时还存在能耗高、成本高等问题
目前还没有半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒相关的研究；另外其工艺性能的研究仍为空白。
发明内容
为解决液态A356铝合金整体复合SiC颗粒时能耗、成本高等问题，本发明的目的是提供一种半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒的方法，克服半固态制备与表面复合时连续性等问题；而且SiC颗粒强化的半固态A356铝合金复合材料具有成本低廉、各向异性小、容易成形、高的耐磨性、可用常规技术进行二次加工与机械加工等特点。
本发明通过下列技术方案实现：一种半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒的方法，经过下列各步骤：
（1）将SiC颗粒加热到800～1000℃，保温20～30分钟后随炉冷却到室温；
（2）在700～720℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温10～20分钟，随后将其倒入自制的坩埚中；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上5～15℃（618～628℃），并对其进行搅拌5S～8S，同时控制温度为575～613℃（即固液相区间），使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料；
（4）将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
所述步骤（3）的搅拌是将旋转的冷却棒插入铝液距离液面3/4～4/5处，在转速为100r/min～1500r/min下进行搅拌。
所述步骤（4）中SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1︰25～1︰40。
图1～3中的黑色块状为SiC颗粒，白色为铝基，且部分SiC颗粒有明显裂纹说明在压力复合时压力过大造成，另外，SiC颗粒在过渡层的分布从少到多，梯度分布也比较明显。图3为铝基（A356）半固态组织的金像照片（50倍、100倍），白色类球状基体为初生α铝，灰色点状为共晶硅。半固态球状组织为这种复合材料提供了良好的基体：复合层的SiC颗粒硬度大、韧性差，而半固态球状组织致密且粘度高在摩擦试验中球与球之间易滑动，从而提高了复合材料的耐磨性。
本发明具备的优点和效果：
本发明选用目前应用最广泛的SiC颗粒作为增强相制备半固态铝合金A356表面复合材料，具有低能耗、低成本、简洁实用的工艺流程，使其有良好的耐磨性、耐腐蚀性、冲击韧性等，为复合材料的廉价生产开辟了一条新途径。
半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒，既有半固态A356铝合金的低能耗、成形性能好，又具有SiC颗粒的高硬度和耐磨性。
本发明是通过半固态A356铝合金表面表面复合SiC颗粒新制备工艺，既节省了能源又保证良好的性能，表面的耐磨性因基体半固态组织而大大提高；克服半固态制备与表面复合时连续性。相比较在半固态下表面复合SiC颗粒，在半固态上表面复合SiC颗粒复合效果更好且耐磨性有很大提高。该方法所得基材表面复合SiC颗粒的材料不仅能提高基材表面复合层的硬度、耐磨性；同时该方法显著减小了热处理环节，大大降低能耗，提高生产效率。具有成本低廉、各向异性小、容易成形、高的耐磨性、可用常规技术进行二次加工与机械加工等特点。
附图说明
图1为实施例1所得半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒形成复合层的过渡层金相图；
图2为实施例1所得半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒形成复合层的金相图；
图3为实施例1所得半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒形成复合层的基体金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
（1）将SiC颗粒加热到1000℃，保温30分钟后随炉冷却到室温；
（2）在700℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温15分钟，随后将其倒入自制的坩埚中；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上5℃（618℃），并对其进行搅拌5S，搅拌是将旋转的冷却铜棒插入铝液距离液面3/4处，在转速为200r/min下进行搅拌，同时控制温度为575℃（即固液相区间），使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料；
（4）将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1︰25，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
实施例2
（1）将SiC颗粒加热到900℃，保温25分钟后随炉冷却到室温；
（2）在710℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温20分钟，随后将其倒入自制的坩埚中；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上7℃（620℃），并对其进行搅拌8S，搅拌是将旋转的冷却棒插入铝液距离液面4/5处，在转速为300r/min下进行搅拌，同时控制温度为600℃（即固液相区间），使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料；
（4）将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1︰30，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
实施例3
（1）将SiC颗粒加热到800℃，保温20分钟后随炉冷却到室温；
（2）在720℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温10分钟，随后将其倒入自制的坩埚中；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上15℃（628℃），并对其进行搅拌6S，搅拌是将旋转的冷却棒插入铝液距离液面3/4处，在转速为100r/min下进行搅拌，同时控制温度为613℃（即固液相区间），使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料；
（4）将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1︰40，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
实施例4
（1）将SiC颗粒加热到1000℃，保温20分钟后随炉冷却到室温；
（2）在720℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温20分钟，随后将其倒入自制的坩埚中；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上15℃（628℃），并对其进行搅拌8S，搅拌是将旋转的冷却棒插入铝液距离液面3/4处，在转速为1500r/min下进行搅拌，同时控制温度为613℃（即固液相区间），使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料；
（4）将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1︰35，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
Claims (1)
1.一种半固态A356铝合金表面复合SiC颗粒的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）将SiC颗粒加热到800～1000℃，保温20～30分钟后随炉冷却到室温；
（2）在700～720℃温度下将A356铝合金熔化成液态并保温10～20分钟；
（3）将步骤（2）中的液态A356铝合金的温度控制在液相线以上5～15℃，并对其进行搅拌5S～8S，同时控制温度为575～613℃，使其生成初生α铝晶粒组织，即得到半固态A356铝合金浆料，其中搅拌是将旋转的冷却棒插入铝液距离液面3/4～4/5处，在转速为100r/min～1500r/min下进行搅拌；
（4）按SiC颗粒与半固态A356铝合金浆料的质量比为1：25～1：40，将步骤（1）所得SiC颗粒均匀撒在步骤（3）所得半固态A356铝合金浆料的表面，然后在压力作用下将SiC颗粒嵌入半固态A356铝合金基体表面形成复合层。
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103978186B (zh) * | 2014-05-28 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种SiCp/ZL104复合轴瓦的半固态制备工艺 |
| CN107760894B (zh) * | 2016-08-22 | 2019-11-01 | 上海交通大学 | 一种铝基复合材料汽车制动盘的制备方法 |
| CN108004440A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-05-08 | 浙江泰龙科技有限公司 | 一种a356铝合金铸件及其热处理工艺 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4330027A (en) * | 1977-12-22 | 1982-05-18 | Allied Corporation | Method of making strips of metallic glasses containing embedded particulate matter |
| US4865808A (en) * | 1987-03-30 | 1989-09-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Method for making hypereutetic Al-Si alloy composite materials |
| US5878804A (en) * | 1997-01-29 | 1999-03-09 | Williams International Co. L.L.C. | Multiproperty metal forming process |
| CN1381604A (zh) * | 2001-04-13 | 2002-11-27 | 中国科学院金属研究所 | 液态法制备颗粒增强铝基复合材料时浆体中颗粒的加入法 |
| CN1676645A (zh) * | 2005-04-14 | 2005-10-05 | 北京科技大学 | 纳米颗粒增强高强韧铸造镁合金及其制备成形工艺 |
| CN101306464A (zh) * | 2008-05-23 | 2008-11-19 | 北京科技大学 | 一种制备高SiC颗粒体积分数高性能结构件工艺 |
| CN101698229A (zh) * | 2008-11-10 | 2010-04-28 | 大连交通大学 | 压铸镁合金表面混合改性粉体熔渗工艺 |
| CN101880789A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法及其成形模具 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005264187A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Nanosolutions Gmbh | 筆記及び印刷が可能なコロイド金溶液 |
| US7846554B2 (en) * | 2007-04-11 | 2010-12-07 | Alcoa Inc. | Functionally graded metal matrix composite sheet |
-
2012
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4330027A (en) * | 1977-12-22 | 1982-05-18 | Allied Corporation | Method of making strips of metallic glasses containing embedded particulate matter |
| US4865808A (en) * | 1987-03-30 | 1989-09-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Method for making hypereutetic Al-Si alloy composite materials |
| US5878804A (en) * | 1997-01-29 | 1999-03-09 | Williams International Co. L.L.C. | Multiproperty metal forming process |
| CN1381604A (zh) * | 2001-04-13 | 2002-11-27 | 中国科学院金属研究所 | 液态法制备颗粒增强铝基复合材料时浆体中颗粒的加入法 |
| CN1676645A (zh) * | 2005-04-14 | 2005-10-05 | 北京科技大学 | 纳米颗粒增强高强韧铸造镁合金及其制备成形工艺 |
| CN101306464A (zh) * | 2008-05-23 | 2008-11-19 | 北京科技大学 | 一种制备高SiC颗粒体积分数高性能结构件工艺 |
| CN101698229A (zh) * | 2008-11-10 | 2010-04-28 | 大连交通大学 | 压铸镁合金表面混合改性粉体熔渗工艺 |
| CN101880789A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-11-10 | 哈尔滨工业大学 | 特种车辆铝基复合材料履带板半固态成形方法及其成形模具 |
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| 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 |