CN103215477B - 一种六硼化钙增强的铝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，涉及一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法。该制备方法以铝-硼中间合金和纯钙作为元素硼及钙的来源。制备方法是首先在熔炼炉中将铝-硼中间合金熔化并升温至900-1300℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭。利用该方法制备六硼化钙增强的铝基复合材料，工艺简单，成本低，制备的六硼化钙增强的铝基复合材料具有低电阻率、低线性热膨胀系数和高硬度等优点。

Description

一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法
技术领域
本发明属金属材料领域，特别涉及一种六硼化钙(CaB6)增强的铝基复合材料的制备方法。
背景技术
铝导体是目前电气工业的重要基础材料之一。铝导体的导电率为铜导体的61％(以国际韧炼铜标准《IACS》导电率为100％IACS计)，强度为铜导体的39％。而铝导体的重量只有相同体积铜导体重量的30％，所以铝导体的导电率与重量之比及强度与重量之比都优于相同重量的铜导体。在同样的导电性与强度的综合性能条件下，铝可以由比铜更轻的重量来获得。另外，铝还具有优良的抗腐蚀性、易于加工成型、无低温脆性(直至-196℃)、易于回收等特点。同时从经济观点来看，铝资源比铜丰富得多,生产成本较低，因而铝能够以低于铜的价格大量供应。以上优点使铝导体得到了较快的发展和广泛的应用。但是，纯铝导体的强度往往达不到要求，因此通过热处理、变形加工以及颗粒增强等来提高铝导体强度的前提下不降低其导电性是必须的，也是现在研究的热点。众所周知，热处理或者变形加工能够提高铝导体的强度，但往往会引起铝导体导电性能降低，且该过程复杂，耗时耗力。专利号为99104364.2的中国专利,公开了一种高导电率含硼铝合金的制造技术，但是其所制备含硼铝合金的力学性能不是很高，制备工艺复杂；专利号为02137138的中国专利,公开了一种制造非热处理型高导电耐热铝合金线的方法，但是该方法制备的铝合金线力学性能较差，制备过程中需要控制的参数较多，工艺复杂。因此，找到一种工艺简单易行且能在不降低纯铝导电性的前提下提高其强度的制备方法有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单、导电性好且力学性能优异的适合工业化生产的六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法。
本发明是通过以下方式实现的：
一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)首先按以下质量百分比准备好制备六硼化钙增强的铝基复合材料所需的原料：91.0％-96.8％的铝-硼二元中间合金与3.2％-9.0％的纯钙，按照Ca：B原子百分比为1:6进行配料；
(2)将准备好的铝-硼中间合金熔化并升温至900-1300℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭。
上述一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法，其特征是：所用铝-硼二元中间合金中硼的质量百分比为2.00-6.00％，所用纯钙的纯度不低于99.0％；机械搅拌时间为5-20分钟。
用该方法制备的六硼化钙增强的铝基复合材料的组成为：
本发明以铝-硼二元中间合金为硼的来源制备六硼化钙增强的铝基复合材料，在熔体中原位生成的六硼化钙颗粒稳定而且分散均匀；该制备工艺简单、生产效率高、成本低；制备的六硼化钙增强的铝基复合材料具有低电阻率和优异的力学性能，满足当今导电铝合金的应用需求，适合大规模生产和应用。
具体实施方式
下面给出本发明的三个最佳实施例：
实施例1
(1)首先按以下质量百分比准备好原料：96.8％的铝-硼中间合金及3.2％的纯钙(纯度为99.1％)，其中所用铝-硼中间合金中硼的含量(wt％)为2.00；
(2)铝-硼中间合金熔化并升温至900℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭；机械搅拌时间为5分钟。
所制六硼化钙增强的铝基复合材料的组成为：
实施例2
(1)首先按以下质量百分比准备好原料：95.3％的铝-硼中间合金及4.7％的纯钙(纯度为99.5％)，其中所用铝-硼中间合金中硼的含量(wt％)为3.00；
(2)铝-硼中间合金熔化并升温至1300℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭；机械搅拌时间为15分钟。
所制六硼化钙增强的铝基复合材料的组成为：
实施例3
(1)首先按以下质量百分比准备好原料：91.0％的铝-硼中间合金及9.0％的纯钙(纯度为99.9％)，其中所用铝-硼中间合金中硼的含量(wt％)为6.00；
(2)铝-硼中间合金熔化并升温至1100℃，然后加入纯钙，保温并机械搅拌均匀后直接浇注成锭；机械搅拌时间为20分钟。
所制六硼化钙增强的铝基复合材料的组成为：

Claims (1)

1.一种六硼化钙增强的铝基复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)首先按以下质量百分比准备原料：91.0％-96.8％的铝-硼二元中间合金和3.2％-9.0％的纯钙，按照Ca：B原子百分比为1:6进行配料；所用铝-硼二元中间合金中硼的质量百分比为2.00％-6.00％，所用钙源为纯度不低于99.0％的纯钙；
(2)铝-硼二元中间合金置于感应炉中熔化并升温至900-1300℃；
(3)将纯钙加入到步骤(2)的铝-硼二元中间合金熔体中，保温并机械搅拌均匀后，直接浇铸成锭；机械搅拌时间为5-20分钟；铸锭各组分的质量百分比为铝85.53％-94.87％，硼1.94％-5.46％，钙3.19％-9.01％。
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