CN103031462A - 一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属金属材料领域，涉及一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。该方法是将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至800-1000℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5-10min，然后向该熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应5-30min，再精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。该产品适用于在高温条件下工作及对力学性能要求高的结构部件。本发明工艺方法采用常规熔炼设备，无污染，成本低，操作简便，适合于规模化工业生产。
Description
技术领域
本发明属金属材料领域，特别涉及一种低温原位生成碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。
背景技术
铝-铜合金由于具有良好的综合力学性能，如高的强度、很好的延展性和塑性，良好的高温性能及切削加工性能，因而广泛应用于航空、航天、汽车及机械等行业。而碳化钛颗粒作为一种优良的增强相，则具有高比强度、高耐磨性、高弹性模量、高熔点、低热膨胀系数和热稳定性好等优点。因此若两者结合得到碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料，将同时兼有两者的优点，具有更为广泛的应用前景。
目前国内外针对碳化钛增强铝基复合材料的研究已有较多报道，但采用的方法多是外加法，如申请号为99114272.1的中国专利报道了一种碳化钛增强耐磨铝合金及其制备工艺，即先制备出含有碳化钛粒子的中间合金，再将这种中间合金加入到基体合金中得到耐磨铝合金。这种工艺不仅需要两步完成，因而成本高，而且碳化钛粒子含量不易控制，且热力学性能较差，增强效果不佳。文献[Materials Science and Engineering A,2010,527:7955-7960]报道了一种原位生成碳化钛增强铝-铜合金的方法，即将钛粉、碳粉以及铝粉混合压块以后，压入到铝-铜合金熔体中，通过自蔓延高温反应可得到含有碳化钛颗粒的铝-铜合金。但这种工艺的制备温度太高，合金氧化严重，同时组织不易控制，难以大规模生产。申请号为02135971.7的中国专利报道了一种氧化铝-碳化钛粒子增强铝基复合材料的制备方法，将含有活性炭、钛粉、氟钛酸钾混合粉末通过CO2、CH4、Ar和O2混合气体吹入铝合金熔体中，通过反应生成增强粒子。但是该方法对设备和工艺要求较高，并且反应过程中会释放出有毒气体，污染环境。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种操作简便、工艺稳定、生产成本低、无污染且适合工业化生产的低温原位生成碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。
本发明是通过以下方式实现的：
一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：
1)首先按以下质量百分比准备好所需原料：10.00%-30.00%的铝-碳化铝合金，10.00%-40.00%的铝-钛合金，0.50%-15.00%的电解铜，0.10%-2.00%的稀土铈，余为纯铝；其中，铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为1.00-10.00%，碳化铝的粒子尺寸为0.1-3.0μm，碳化铝粒子具有较高的活性；铝-钛合金中钛的质量百分含量为5.00-30.00%；
2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至800-1000℃后，依次加入经过预热的
电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5-10min；
3)向步骤2)所述铝熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应5-30min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。
上述低温原位生成碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征是在制备复合材料的过程中，步骤2)中的碳元素是以铝-碳化铝合金中碳化铝的形式加入熔体中，由于对碳化铝的生长条件的调控及微量元素的活化作用，使得碳化铝粒子呈现六角板片状形貌，具有较高的活性，并且控制碳化铝的粒子尺寸在0.1-3.0μm之间，使其易于参加反应并可反应完全，加入铝-钛合金后熔体中发生以下反应：
3[Ti]+Al4C3(s)→3TiC(s)+4Al(l) （1）
步骤3)中加入的的稀土铈既能促进碳化钛颗粒的生成，并提高生成的碳化钛颗粒的表面活性，改善其在合金中的分布，其本身又能强化合金基体。
由于碳化钛颗粒是在铝熔体中经原位反应直接生成，表面洁净、无污染，在基体中分布均匀，其粒子尺寸在0.1-3.0μm之间。所得复合材料产品具有较高的综合力学性能。本发明采用具有活性的碳化铝作为碳源，通过渐进式反应机制，可以较好的控制反应过程的进行，用普通的熔炼工艺就可实现。制备过程无污染、成本低、工艺简单、生产效率高，因而特别适合规模化生产和应用。
具体实施方式
下面给出本发明的三个最佳实例。
实施例1
1)首先按以下质量百分比准备好原料：20.00%的铝-碳化铝合金，16.00%的铝-钛合金，3.00%的电解铜，0.20%的稀土铈，余为纯铝；其中所用的铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为1.00%，碳化铝的粒子尺寸在0.1-3.0μm之间，所用铝-钛合金中钛的质量百分含量为5.00%；
2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至850℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5min；
3)向步骤2的铝合金熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应10min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。复合材料具体成分为：Al-3%Cu-1%TiC-0.2%Ce。
实施例2
1)首先按以下质量百分比准备好原料：20.00%的铝-碳化铝合金，40.00%的铝-钛合金，5.00%的电解铜，0.50%的稀土铈，余为纯铝。其中所用的铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为5.00%，碳化铝的粒子尺寸在0.1-3.0μm之间，所用铝-钛合金中钛的质量百分含量为10.00%；
2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至950℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5min；
3)向该熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应15min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。复合材料具体成分为：Al-5%Cu-5%TiC-0.5%Ce。
实施例3
1)首先按以下质量百分比准备好原料：25.00%的铝-碳化铝合金，32.00%的铝-钛合金，8.00%的电解铜，1.00%的稀土铈，余为纯铝。其中所用的铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为8.00%，碳化铝的粒子尺寸在0.1-3.0μm之间，所用铝-钛合金中钛的质量百分含量为25.00%；
2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至1000℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温10min；
3)向该熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应20min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。复合材料具体成分为：Al-8%Cu-10%TiC-1%Ce。
Claims (2)
1.一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：
1)首先按以下质量百分比准备好所需原料：10.00%-30.00%的铝-碳化铝合金，10.00%-40.00%的铝-钛合金，0.50%-15.00%的电解铜，0.10%-2.00%的稀土铈，余为纯铝；
2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至800-1000℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5-10min；
3)向步骤2所述铝合金熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应5-30min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。
2.根据权利要求1所述一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征是步骤1)中所用铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为1.00-10.00%，碳化铝的粒子尺寸为0.1-3.0μm，碳化铝粒子呈现六角板片状形貌，具有较高的活性；铝-钛合金中钛的质量百分含量为5.00-30.00%。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105648247A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-08 | 武汉理工大学 | 一种钛合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN110184514A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-30 | 江苏理工学院 | 一种原位纳米TiC颗粒增强Al-Cu基复合材料及其制备方法 |
| CN110229969A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-13 | 西安交通大学 | 一种熔体反应法制备的纳米TiC颗粒增强铝基复合材料及方法 |
| CN110724887A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-24 | 沈阳工业大学 | 原位自生TiC颗粒与碳纤维耦合增强铝基复合材料的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0582435A1 (en) * | 1992-08-06 | 1994-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of producing TiC whiskers and metallic composite material reinforced by TiC whiskers |
| CN1239150A (zh) * | 1999-06-24 | 1999-12-22 | 东南大学 | 碳化钛增强耐磨铝合金及其制备工艺 |
| CN1330164A (zh) * | 2000-06-27 | 2002-01-09 | 北京科技大学 | 一种原位合金化与反应颗粒增强金属基复合材料制备方法 |
-
2012
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0582435A1 (en) * | 1992-08-06 | 1994-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of producing TiC whiskers and metallic composite material reinforced by TiC whiskers |
| CN1239150A (zh) * | 1999-06-24 | 1999-12-22 | 东南大学 | 碳化钛增强耐磨铝合金及其制备工艺 |
| CN1330164A (zh) * | 2000-06-27 | 2002-01-09 | 北京科技大学 | 一种原位合金化与反应颗粒增强金属基复合材料制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HAIMIN DING ET AL.: "The influence of forming processes on the distribution and morphologies of TiC in Al-Ti-C master alloys", 《SCRIPTA MATERIALIA》, vol. 575578, 31 December 2007 (2007-12-31) * |
| 杨才定: "原位合成TiC颗粒弥散强化6A02铝基材料显微组织和性能的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊) 工程科技I辑》, no. 4, 31 December 2007 (2007-12-31) * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105648247A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-06-08 | 武汉理工大学 | 一种钛合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN105648247B (zh) * | 2016-01-04 | 2018-10-09 | 武汉理工大学 | 一种钛合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN110184514A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-30 | 江苏理工学院 | 一种原位纳米TiC颗粒增强Al-Cu基复合材料及其制备方法 |
| CN110229969A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-13 | 西安交通大学 | 一种熔体反应法制备的纳米TiC颗粒增强铝基复合材料及方法 |
| CN110229969B (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-19 | 西安交通大学 | 一种熔体反应法制备的纳米TiC颗粒增强铝基复合材料及方法 |
| CN110724887A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-24 | 沈阳工业大学 | 原位自生TiC颗粒与碳纤维耦合增强铝基复合材料的方法 |
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