CN104073691B - 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104073691B
CN104073691B CN201410298466.4A CN201410298466A CN104073691B CN 104073691 B CN104073691 B CN 104073691B CN 201410298466 A CN201410298466 A CN 201410298466A CN 104073691 B CN104073691 B CN 104073691B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tic
original position
composite material
preparation
based composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410298466.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104073691A (zh
Inventor
王鹏举
李爱平
吴浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Xiang Bang Matrix Material Co Ltd
Original Assignee
Anhui Xiang Bang Matrix Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Xiang Bang Matrix Material Co Ltd filed Critical Anhui Xiang Bang Matrix Material Co Ltd
Priority to CN201410298466.4A priority Critical patent/CN104073691B/zh
Publication of CN104073691A publication Critical patent/CN104073691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104073691B publication Critical patent/CN104073691B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该复合材料中，各组分的质量百分比为:Cu？3～9%、Mg？O.2～3%、TiC？O.1～20%、AlN？O.1-10%，余量为Al。本发明利用AI-Ti-C反应在铝基体中生成TiC和N2气在铝基体中反应生成AlN来制备原位混杂增强铝基复合材料。原位生成的TiC和AlN颗粒在基体中分布均匀，颗粒表面干净，与基体的界面结合良好。TiC和AlN颗粒在基体中起到明显的强化作用，提高了材料的强度和模量。制备工艺简单，原料价格低廉，适合规模化工业生产，可以广泛应用于航空航天、国防、交通运输等领域。

Description

原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝基复合材料技术领域，具体地说，是一种原位混杂颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
铝基复合材料具有高比强度和高比刚度，在航空航天、国防等领域有着广泛的应用前景。传统的铝基复合材料的制备方法是将增强颗粒外加到铝基体中，由于存在着增强颗粒与基体浸润性差，界面反应难以控制，增强颗粒分布不均匀等缺陷，影响了铝基复合材料的性能。同时采用外加颗粒的制备工艺复杂，成本较高，不利于推广应用。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为:1376805，公开日为：2002.10.30，发明名称为:一种高强度原位铝基复合材料，该方法的原料是铝或铝合金、Ti02和B粉末，经过混粉、冷压，烧结和挤压四个步骤实现材料的制备，存在原料成本高，工艺复杂，无法实现大规模生产等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种原位混杂颗粒增强铝基复合材料，颗粒在基体中分布均匀，表面干净，与基体的界面结合良好，具有明显的强化作用，提高了材料的强度和模量。其制备工艺简单，原料成本低，适于大规模的工业生产。
本发明的原位混杂颗粒增强铝基复合材料中，各组分的质量百分比为:Cu3～9%、MgO.2～3%、TiCO.1～20%、AlNO.1-10%，余量为Al。
本发明的原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其包括以下步骤:
(1)在坩埚中加入工业纯铝，使其熔化，升温到950～1150℃，
(2)将Al、Ti、C粉末以质量比1：4-8：1-4均匀混合，采用N2通过石英管将混合粉末喷入铝熔体中，同时进行机械搅拌，
(3)加入Al-Cu中间合金和Mg，通入惰性气体精炼，扒去浮渣，于660～780℃静置10～40min，其中Al-Cu中间合金中含铜量50%，
(4)浇注到模具中，得到原位混杂增强铝基复合材料。
步骤（2）所述的N2流量为100～800ml/min。
步骤（2）所述混合粉末的输送速度100～500g/min。
步骤（2）所述的机械搅拌，搅拌速度为200～600rpm，搅拌时间为10～80min。
步骤（3）通入Ar气精炼，气体流量为5-20l/min精炼时间为10-30min。
本发明原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法中：步骤（1）纯铝，步骤（2）Al、Ti、C混合粉末，步骤（3）Al-50%Cu中间合金以及Mg的质量比依次为90-95：0.2-30:6-18:0.2-13。
本发明利用AI-Ti-C反应在铝基体中生成TiC和N2气在铝基体中反应生成AlN来制备原位混杂增强铝基复合材料。原位生成的TiC和AlN颗粒在基体中分布均匀，颗粒表面干净，与基体的界面结合良好，可通过控制反应温度、反应时间来调控颗粒的尺寸。TiC和AlN颗粒在基体中起到明显的强化作用，提高了材料的强度和模量。混杂增强可以改善单一增强体的不足，使各种增强材料的不同性质相互补充，产生混杂效应同时可以提高增强体的含量，进一步提高材料的性能。这种制备方法工艺简单，原料价格低廉，适合规模化工业生产，制备的复合材料具有良好的力学性能，可以广泛应用于航空航天、国防、交通运输等领域。
附图说明
图1为本发明复合材料增强相XRD图谱。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
实施例1
本实例所得原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的组分及其质量百分比为:Cu3%、Mg0.2%、TiC0.1%、AlNO.1%，余量为Al。
制备过程如下:
将9700g纯铝熔化后，升温至950℃，将20g质量比为1:4:1的Al、Ti、C粉末混合均匀，采用高纯N2通过石英管喷入铝熔体中，N2流量为100ml/min，混合粉末输送速度lOOg/min。然后进行搅拌，搅拌速度200rpm，搅拌时间lOmin。加入600gAl-50%Cu中间合金、20gMg，在熔体中通入Ar气进行除气精炼，流量为5l/min，精炼时间为10min,扒去浮渣，然后静置lOmin，静置温度660℃，倒入铸模。得到原位混杂增强铝基复合材料，经化学分析，复合材料中各组分的质量百分比为:Cu3%、Mg0.2%，TiC0.1%、AlN0.1%，其余为Al。采用10%NaOH溶液腐蚀复合材料的基体，萃取得到复合材料中的增强颗粒，其XRD谱线如附图所示。经过T6处理的复合材料的力学性能:抗拉强度σb=490MPa，屈服强度σ0.2=362MPa，断后伸长率δ=8%，弹性模量E=73GPa。
实施例2
本发明材料的组分及其质量百分比为:Cu6%、Mg1.5%、TiC颗粒10%、AlN颗粒5%，余量为Al。
制备过程如下:
将9400g纯铝熔化后，升温至1050℃，将1500g质量比为1:6:2的Al、Ti、C粉末均匀混合，采用高纯N2通过石英管喷入到铝熔体中，N2流量为400ml/min，混合粉末输送速度250g/min。然后进行搅拌，搅拌速度400rpm，搅拌时间30min。加入1200gAl-50%Cu中间合金、130gMg，在熔体中通入Ar气进行除气精炼，流量为10l/min，精炼时间为20min,扒去浮渣，然后静置25min，静置温度700℃，倒入铸模。得到原位混杂增强铝基复合材料，经化学分析，复合材料中各组分的质量百分比为:Cu6%、Mg1.5%，TiC10%、AlN5%，其余为Al。经过T6处理的复合材料的力学性能:σb=560MPa，σ0.2=490MPa，δ=6%，E=83GPa。
实施例3
本发明材料的组分及其质量百分比为:Cu9%、Mg3%、TiC颗粒20%、AlN颗粒10%，余量为Al。
制备过程如下:
将9100g纯铝熔化后，升温至1150℃，将3000g质量比为1:8:4的Al、Ti、C粉末混合均匀，采用高纯N2通过石英管喷入到铝熔体中，N2流量为800ml/min，混合粉末输送速度500g/min。然后进行搅拌，搅拌速度600rpm，搅拌时间80min。加入1800gAl-50%Cu中间合金、220gMg，在熔体中通入Ar气进行除气精炼，流量为20l/min，精炼时间为30min,扒去浮渣，然后静置40min，静置温度780℃，倒入铸模。得到原位混杂增强铝基复合材料，经化学分析，复合材料中各组分的质量百分比为:Cu9%、Mg3%，TiC20%、AlN10%，其余为Al，其XRD谱线如附图中c谱线所示。，经过T6处理的复合材料的力学性能:σb=612MPa，σ0.2=535MPa，δ=1.2%，E=92GPa。

Claims (5)

1.原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)在坩埚中加入工业纯铝，使其熔化，升温到950～1150℃，
(2)将Al、Ti、C粉末以质量比1：4-8：1-4均匀混合，采用N2通过石英管将混合粉末喷入铝熔体中，同时进行机械搅拌，
(3)加入Al-Cu中间合金和Mg，通入惰性气体精炼，扒去浮渣，于660～780℃静置10～40min，
(4)浇注到模具中，得到原位混杂增强铝基复合材料；该复合材料中，各组分的质量百分比为:Cu3～9%、Mg0.2～3%、TiC0.1～20%、AlN0.1-10%，余量为Al。
2.如权利要求1所述的原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，步骤（2）所述的N2流量为100～800ml/min。
3.如权利要求1所述的原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述混合粉末的输送速度100～500g/min。
4.如权利要求1所述的原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的机械搅拌，搅拌速度为200～600rpm，搅拌时间为10～80min。
5.如权利要求1所述的原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）通入Ar气精炼，气体流量为5-20L/min精炼时间为10-30min。
CN201410298466.4A 2014-06-30 2014-06-30 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 Active CN104073691B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410298466.4A CN104073691B (zh) 2014-06-30 2014-06-30 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410298466.4A CN104073691B (zh) 2014-06-30 2014-06-30 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104073691A CN104073691A (zh) 2014-10-01
CN104073691B true CN104073691B (zh) 2016-06-08

Family

ID=51595288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410298466.4A Active CN104073691B (zh) 2014-06-30 2014-06-30 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104073691B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105714157A (zh) * 2016-04-01 2016-06-29 蚌埠市莱特汽车配件有限公司 一种用于生产汽车空滤器外壳的铝合金材料
CN107974569A (zh) * 2017-07-13 2018-05-01 江苏秦龙汽车科技有限公司 一种混杂颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN108570569B (zh) * 2018-05-08 2020-04-10 苏州金江铜业有限公司 一种氮化铝弥散强化铜复合材料的内氮化制备方法
CN111112873A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 上海交通大学 一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法
CN111112874A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 上海交通大学 一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法
CN113106276B (zh) * 2021-04-10 2022-03-01 中北大学 一种多组元协同强化铝基复合材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0357231A1 (en) * 1988-08-04 1990-03-07 Advanced Composite Materials Corporation Reinforced aluminum matrix composite
JPH06212328A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Toyota Motor Corp 高耐熱・高剛性・低熱膨張アルミニウム基複合材料
EP0483190B1 (en) * 1989-07-06 1996-12-04 Forskningscenter Riso Method for the preparation of metal matrix composite materials
CN1417362A (zh) * 2002-12-11 2003-05-14 山东大学 氧化铝－碳化钛粒子增强铝基复合材料的制备方法
CN102791893A (zh) * 2010-01-21 2012-11-21 埃迪亚贝拉科技有限公司 纳米颗粒增强铝基复合材料及其生产工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0357231A1 (en) * 1988-08-04 1990-03-07 Advanced Composite Materials Corporation Reinforced aluminum matrix composite
EP0483190B1 (en) * 1989-07-06 1996-12-04 Forskningscenter Riso Method for the preparation of metal matrix composite materials
JPH06212328A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Toyota Motor Corp 高耐熱・高剛性・低熱膨張アルミニウム基複合材料
CN1417362A (zh) * 2002-12-11 2003-05-14 山东大学 氧化铝－碳化钛粒子增强铝基复合材料的制备方法
CN102791893A (zh) * 2010-01-21 2012-11-21 埃迪亚贝拉科技有限公司 纳米颗粒增强铝基复合材料及其生产工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
原位AlN-TiC粒子增强铝基复合材料;崔春翔等;《金属学报》;19960131;第32卷(第1期);第101-102,104页,表1 *
原位TiC-AlN/Al复合材料制备及炉内气氛对反应的影响;崔春翔等;《复合材料学报》;19980228;第15卷(第1期);第62-67页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104073691A (zh) 2014-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104073691B (zh) 原位混杂TiC、AlN颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN103205614B (zh) 一种6063铝合金材料的生产工艺
CN104911416B (zh) 一种原位颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN110423915B (zh) 一种铝基复合材料的制备方法
CN106350694A (zh) 原位颗粒增强铝基复合材料连续制备方法
CN104264001A (zh) 一种原位自生颗粒增强的铝基复合材料及其制备方法
CN104372208B (zh) 一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN104357691A (zh) 一种铝基复合材料的制备方法
CN110438379B (zh) 一种含锂的镁/铝基复合材料的制备方法
CN1318624C (zh) 原位颗粒增强耐高温铝基复合材料的制备方法
CN1441076A (zh) 混合盐法制备原位增强镁基复合材料工艺
CN102212722B (zh) 一种颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN1986868A (zh) 碳纤维混杂增强镁基高模复合材料及其制备方法
CN105154725A (zh) 一种高端铝锆中间合金及产业化制备方法
CN110423914A (zh) 一种稀土镁合金复合材料的制备方法
CN108817409A (zh) 一种增强型金属基复合材料的制备方法
CN102943222A (zh) 一种棒状纳米氧化铝涂覆硼酸铝晶须增强铝基复合材料的制备方法
CN1995418A (zh) 颗粒混杂增强铝基复合材料的制备方法
CN102747246A (zh) 一种微纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN104292767B (zh) 一种电工绝缘件用真空浇注模具材料及模具的制备方法
CN1327020C (zh) 原位混杂颗粒增强铝基复合材料的制备方法
Wang et al. Preparation of SiCp/A356 electronic packaging materials and its thixo-forging
CN106282614A (zh) 一种颗粒增强铝基复合材料铸造方法
CN110016597A (zh) 一种TiB2颗粒增强超高强铝合金复合材料均匀化制备方法
CN100376700C (zh) 合成高性能铝基原位复合材料的Al-Zr-B-O反应体系及其合成的新材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
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