CN105401001B - 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法 - Google Patents

一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105401001B
CN105401001B CN201510780175.3A CN201510780175A CN105401001B CN 105401001 B CN105401001 B CN 105401001B CN 201510780175 A CN201510780175 A CN 201510780175A CN 105401001 B CN105401001 B CN 105401001B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
tungsten
matrix composites
aluminum matrix
particle reinforced
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
CN201510780175.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105401001A (zh
Inventor
王健
杨剑
马书旺
梁秋实
刘坤
杨志民
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.)
GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
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 Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals filed Critical Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority to CN201510780175.3A priority Critical patent/CN105401001B/zh
Publication of CN105401001A publication Critical patent/CN105401001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105401001B publication Critical patent/CN105401001B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明特别涉及一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法。该工艺方法过程包括：钨粉经过乙醇湿磨分散处理，真空干燥后与一定比例铝粉混合；经过除气、热等静压烧结以及机加工等工序，即可制得钨颗粒增强铝基复合材料。本发明通过对钨粉的表面预处理，使钨粉由团聚的链状变成单分散的颗粒状，提高了钨粉在复合材料内部的分散性和烧结活性，复合材料具有增强相分布均匀、致密度高、力学性能好等优点，采用粉末冶金的制备方法，工艺路线简单，制备周期短，成本低，可实现大规模的工业应用生产。

Description

一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法
技术领域
本发明属于颗粒增强铝基复合材料制备技术领域，特别涉及一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法。
背景技术
铝基复合材料具有比强度高，弹性模量高，成分可调，密度低等优点，在航空、航天、汽车和电子等领域有着广泛的应用。金属钨具有高熔点，高硬度，化学性质稳定等优点，钨颗粒增强铝基复合材料具备耐高温、高强度和高耐磨性等优点，是一种极具潜力和实用价值的新型结构功能一体化材料。
铝和钨的熔点和密度差别较大(钨熔点3422℃，密度19.35g/cm3，铝的熔点660℃，沸点2467℃，密度2.7g/cm3)，而常规的金属基复合材料制备方法，如搅拌铸造法和熔铸法并不适用于基体和增强相密度差别较大的材料，无法获得均匀分布、组织致密的钨颗粒增强铝基复合材料。
专利CN 104878342 A和CN 102703768 A分别提出采用雾化沉积和累积叠轧焊的方法制备钨颗粒增强铝基复合材料，但是需要专业的设备，生产成本较高，制备的复合材料力学性能也不高。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法。
一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法，所述钨颗粒增强铝基复合材料中钨颗粒的质量含量为30％～88％，其余为铝基体，其工艺过程包括以下步骤：
(1)将钨粉加入双锥混料机中，磨球与钨粉重量比为1:1，以乙醇为混料介质，混料8～12h，再在100～120℃下真空干燥8～12h得到预处理钨粉；
(2)按照质量比为30～88％预处理钨粉、12～70％铝粉混合配料，加入双锥混料机中，磨球与粉料重量比为1:1，在惰性气体保护下将粉料混合10～24h，得到复合粉体；
(3)将复合粉体装入预先制好的铝包套中，经过人工振实或机械振实后，对铝包套进行脱气处理，脱气温度400℃，真空度低于1×10-3Pa后，将铝包套封口，脱气总时间不低于10h；
(4)采用热等静压烧结的方法，在温度为500～550℃，压力为100～200MPa的条件下保温2～4h后，随炉冷却实现复合材料的成型，其中热等静压过程的升温速率不高于10℃/min；
(5)机加工除去表面铝包套，即得钨颗粒增强铝基复合材料。
所述钨粉纯度大于99％，颗粒粒径为4～12μm；所述铝粉纯度大于99％，颗粒粒径为4～8μm。
步骤(1)中乙醇的加入量与钨粉的重量比为0.5:1。
步骤(2)中所述惰性气体为氩气。
本发明的有益效果为：本发明利用粉末冶金法制备了钨颗粒增强铝基复合材料，通过对钨粉的表面预处理，使钨粉由团聚的链状变成单分散的颗粒状，提高了钨粉在复合材料内部的分散性和烧结活性，得到的复合材料致密度大于99.5％，室温抗拉强度大于250MPa，复合材料的力学性能显著提高，并且可以实现高体积分数(体积分数可达到50％)钨颗粒增强铝基复合材料的制备，是一种轻质高强度复合材料，具有致密度高、增强相分布均匀、力学性能好以及使用温度高等优点，具有较大的应用潜力。本发明制备工艺路线简单，制备周期短，生产成本低，可实现大规模的工业应用生产。
附图说明
图1为实施例1中钨颗粒增强铝基复合材料截面扫描电镜显微组织照片。
图2为实施例1中钨颗粒增强铝基复合材料断口扫描电镜显微组织照片。
图3为实施例1中钨颗粒增强铝基复合材料X射线衍射图谱。
图4为实施例4中钨颗粒增强铝基复合材料扫描电镜显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1：
钨颗粒增强铝基复合材料按照质量百分比为88％的钨和12％的铝基体组成，其制备方法是按下述步骤进行的：
(1)称取钨粉880g，不锈钢磨球与钨粉质量比为1:1，乙醇440g为混料介质，使用双锥混料机混料10h，再真空干燥10h后得到预处理钨粉；
(2)预处理钨粉880g与铝粉120g混合，使用双锥混料机在氩气保护的条件下混合10h，其中不锈钢磨球与粉料的质量比为1:1；
(3)粉料混合均匀后装在预先制好的铝包套中，经过人工振实或机械振实后，在400℃，真空度低于1×10-3Pa的条件下将铝包套封口，其中除气抽真空的时间不小于10h；
(4)以10℃/min的速率升温至550℃，在压力为200MPa的热等静压条件下保温2h，随炉冷却至室温实现复合材料的成型，使用车床车掉表面铝包套即得到钨颗粒增强铝基复合材料。
得到的钨颗粒增强铝基复合材料致密度为99.9％，复合材料的截面显微组织参见图1，断口截面参见图2，可见复合材料晶粒尺寸细小，组织致密，增强相分布均匀，无明显孔洞和团聚；X射线衍射分析参见图3，可见复合材料只含有钨、铝两相，没有发生界面反应，室温抗拉强度为315MPa，基体晶粒尺寸小于10μm。
实施例2：
与实施例1的不同点在于：钨粉质量由880g变为800g，铝粉由120g变为200g，混料时间由24小时变为10小时。
得到的钨颗粒增强铝基复合材料致密度为99.8％，晶粒尺寸细小，室温抗拉强度为250MPa，断裂延伸率6％，基体晶粒尺寸小于7μm。
实施例3：
与实施例1的不同点在于：热等静压温度由550℃变为500℃。
得到的钨颗粒增强铝基复合材料致密度为99.6％，组织致密，无孔洞和团聚，室温抗拉强度265MPa，晶粒尺寸小于7μm。
实施例4：
与实施例3的不同点在于：钨粉的质量由880g变为300g，铝粉由120g变为700g。
得到的钨颗粒增强铝基复合材料致密度为99.9％，显微组织参见图4，可以看到增强相在基体中分布均匀，室温抗拉强度为280MPa。
实施例5：
与实施例1不同点在于：热等静压压力由200MPa变为100MPa。
得到的钨颗粒增强铝基复合材料致密度为99.7％，室温抗拉强度为280MPa。

Claims (4)

1.一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钨粉加入双锥混料机中，磨球与钨粉重量比为1:1，以乙醇为混料介质，混料8～12h，再在100～120℃下真空干燥8～12h得到预处理钨粉；
(2)按照质量比为30～88％预处理钨粉、12～70％铝粉混合配料，加入双锥混料机中，磨球与粉料重量比为1:1，在惰性气体保护下将粉料混合10～24h，得到复合粉体；
(3)将复合粉体装入预先制好的铝包套中，经过人工振实或机械振实后，对铝包套进行脱气处理，脱气温度400℃，真空度低于1×10-3Pa后，将铝包套封口，脱气总时间不低于10h；
(4)采用热等静压烧结的方法，在温度为500～550℃，压力为100～200MPa的条件下保温2～4h后，随炉冷却实现复合材料的成型，其中热等静压过程的升温速率不高于10℃/min；
(5)机加工除去表面铝包套，即得钨颗粒增强铝基复合材料。
2.权利要求1所述一种钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述钨粉纯度大于99％，颗粒粒径为4～12μm；所述铝粉纯度大于99％，颗粒粒径为4～8μm。
3.权利要求1所述一种钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中乙醇的加入量与钨粉的重量比为0.5:1。
4.权利要求1所述一种钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述惰性气体为氩气。
CN201510780175.3A 2015-11-13 2015-11-13 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法 Active CN105401001B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510780175.3A CN105401001B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510780175.3A CN105401001B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105401001A CN105401001A (zh) 2016-03-16
CN105401001B true CN105401001B (zh) 2017-06-20

Family

ID=55466752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510780175.3A Active CN105401001B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105401001B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105908020B (zh) * 2016-05-17 2017-09-26 广东省材料与加工研究所 一种铝‑钨复合材料的制备方法
CN106756159B (zh) * 2016-12-28 2018-06-15 北京有色金属研究总院 一种多级结构钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN106916984A (zh) * 2017-03-13 2017-07-04 湖州师范学院 一种惰性多级结构钨铝复合材料及其制备方法
CN109868381B (zh) * 2017-12-04 2020-12-18 有研工程技术研究院有限公司 一种高体积分数钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN109082549B (zh) * 2018-10-26 2020-08-11 北京理工大学 一种易反应铝/钨活性材料的制备方法
CN109706337B (zh) * 2018-12-28 2020-09-29 有研工程技术研究院有限公司 一种钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN114346217B (zh) * 2021-12-22 2024-06-04 中山市奥博精密科技有限公司 一种金属铸件及其制备方法和应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174826C (zh) * 2001-06-26 2004-11-10 中国科学院长春应用化学研究所 钨铝合金粉末的制备方法
RU2509818C1 (ru) * 2012-11-30 2014-03-20 Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" ОАО "ИМЦ Концерна "Вега" Способ получения композиционного материала
CN103773983B (zh) * 2014-01-09 2015-11-25 安泰科技股份有限公司 钨铝合金及其制备方法
CN104001929B (zh) * 2014-06-20 2017-02-08 福建国福天合电气科技有限公司 一种用机械合金化制造铜钨合金粉末的方法
CN104878342A (zh) * 2015-05-18 2015-09-02 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种钨粉增强铝基复合材料的制备方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105401001A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105401001B (zh) 一种粉末冶金法制备钨颗粒增强铝基复合材料的工艺方法
CN104988438B (zh) 一种高强高导碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法
CN106756159B (zh) 一种多级结构钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN105803236B (zh) 一种非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法
CN106916985A (zh) 高导热石墨/铝复合材料的制备方法
CN108374113B (zh) 一种TaTiZrAlSi高熵合金及其粉末的制备方法
CN109338172A (zh) 一种高熵合金增强的2024铝基复合材料及其制备方法
CN104498752A (zh) 一种微纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN102260814A (zh) 一种原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN106591666A (zh) 一种石墨烯增强铝基碳化硅复合材料及其制备方法和其应用
CN105499576A (zh) 一种粉末冶金制备多孔钛铝合金的方法
CN103334039A (zh) 一种铜基纳米金刚石复合材料及其制备方法
CN106064242A (zh) 一种采用SPS制备SiC 颗粒增强铝基复合材料的方法
CN111644624B (zh) 一种孔状结构难熔金属高熵合金及其制备方法
CN105400982B (zh) 通过氢化钛来制备石墨烯增强钛基纳米复合材料的方法
JP2014047127A (ja) 金属−炭素複合材、金属−炭素複合材の製造方法及び摺動部材
CN106756376A (zh) 钨铜合金及其加工方法和应用
CN1958817A (zh) 一种利用放电等离子烧结制备高铌钛铝合金材料的方法
CN109811177A (zh) 一种高导电高强度银-石墨烯复合材料的制备方法
Yusefi et al. WCu functionally graded material: Low temperature fabrication and mechanical characterization
CN104152734A (zh) 球形钨粉制备钨铜合金的方法
CN109943755B (zh) 一种电子封装用铝基复合材料的制备方法
Stalin et al. Synthesis and characterization of brass–AlN composites synthesized by ball milling
CN107841669B (zh) 一种高导热活性复合封装材料及其制备方法
CN107502800A (zh) 一种纳米MgO颗粒增强的镁基复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190823

Address after: 101407 Beijing city Huairou District Yanqi Economic Development Zone Branch Hing Street No. 11

Patentee after: Research Institute of engineering and Technology Co., Ltd.

Address before: 100088 Beijing city Xicheng District Xinjiekou Avenue No. 2

Patentee before: General Research Institute for Nonferrous Metals

TR01 Transfer of patent right