CN105458263B - 一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝基复合材料‑铝合金夹层板制备方法，该发明采用喷射沉积工艺，先制备铝基复合材料/铝合金沉积坯，然后进行轧制，实现材料的致密化，然后经过固溶‑时效处理，实现铝基复合材料‑铝合金夹层板制备。在面层中，增强颗粒在基体中分布均匀，具有良好的硬度和耐磨性，在芯层中，铝合金晶粒细小、组织均匀，具有良好的韧性，同时面层与芯层结合良好。这种制备方法工艺简单，适合规模化工业生产，制备的夹层板具有良好的综合性能，可以广泛应用于机械装备、航空航天、武器装备等领域。

Description

一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体地说，是一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法。
背景技术
铝基复合材料具有高硬度、高耐磨性，但塑性和裂韧性较低，而铝合金具有良好的塑性和韧性，但耐磨性、硬度较低。因此利用铝基复合材料和铝合金的优点，将铝基复合材料作为面层，铝合金作为芯层，采用一定的制备工艺，制成一种铝基复合材料/铝合金夹层板，实现表面高硬耐磨，同时芯部高韧。在机械装备、航空航天、武器装备等领域具有广泛的应用前景。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，实现了材料的致密化，并实现了高性能铝基复合材料/铝合金夹层板制备。
为了实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案：一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，包括有采用喷射沉积工艺，其步骤如下：
1)先制备铝基复合材料/铝合金沉积坯；
2)然后进行轧制，实现材料的致密化；
3)然后经过固溶-时效处理，实现高性能铝基复合材料/铝合金夹层板制备。
进一步地，包括以下步骤:
1)
1.1在坩埚A中加入颗粒增强铝基复合材料，在坩埚B中加入铝合金，将他们熔化，并除气精炼后，将物料升温到750-850℃；
1.2将步骤1.1中坩埚A中升温到750-850℃的颗粒增强铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，并对铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘表面形成颗粒增强铝基复合材料沉积层；
1.3将坩埚B中的铝合金熔体导入步骤1.2中颗粒增强铝基复合材料沉积层的喷射沉积装置中，并对颗粒增强铝基复合材料沉积层进行喷射沉积，并在颗粒增强铝基复合材料沉积层表面形成铝合金沉积层；
1.4将坩埚A中的颗粒增强铝基复合材料熔体导入步骤1.3中形成铝合金沉积层的喷射沉积装置中，并对形成铝合金沉积层进行喷射沉积，并在收集盘的铝合金沉积层表面形成颗粒增强铝基复合材料沉积层；
2)将步骤1.4中收集盘上的沉积坯全部取下，然后进行热轧；
3)将步骤2中热轧后的夹层板进行固溶-时效处理。
进一步地，所述步骤1.2与步骤1.1的时间间隔为1-5s。
进一步地，所述步骤1.2颗粒增强铝基复合材料沉积层厚度为10-30mm。
进一步地，所述步骤1.3与步骤1.2的时间间隔为1-5s。
进一步地，所述步骤1.3铝合金沉积层厚度为10-30mm。
进一步地，所述步骤1.4与所述步骤1.3的时间间隔为1-5s。
进一步地，所述步骤1.4中铝合金沉积层厚度为10-30mm。
进一步地，步骤2中所述沉积坯加热温度400-450℃，保温时间2-4h。
进一步地，步骤2中所述热轧压下量为15-45mm。
本发明的技术特点和效果为：本发明采用喷射沉积工艺，制备铝基复合材料/铝合金沉积坯，再进行轧制，实现材料的致密化，然后经过固溶-时效处理，实现高性能铝基复合材料/铝合金夹层板制备。在面层中，增强颗粒在基体中分布均匀，铝基复合材料具有良好的硬度和耐磨性。在芯层中，铝合金晶粒细小、组织均匀，具有良好韧性，面层与芯层结合良好。这种制备方法工艺简单，适合规模化工业生产，制备的夹层板具有良好的综合性能，可以广泛应用于机械装备、航空航天、武器装备等领域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实例所得铝基复合材料/铝合金夹层板制备过程如下:
在坩埚A和坩埚B分别加入5wt.％TiB2/2024铝基复合材料和2024铝合金，使其熔化，并除气精炼后，升温到750℃；然后将坩埚A中的颗粒增强铝基复合材5wt.％TiB2/2024铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对5wt.％TiB2/2024铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘表面形成10mm的5wt.％TiB2/2024铝基复合材料沉积层。在1s内将坩埚B中的2024铝合金熔体导入喷射沉积装置中，对2024铝合金进行喷射沉积，在5wt.％TiB2/2024铝基复合材料沉积层表面沉积10mm的2024铝合金。然后在1s内将坩埚A中的5wt.％TiB2/2024颗粒增强铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对5wt.％TiB2/2024铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘的2024铝合金沉积层表面形成10mm的5wt.％TiB2/2024铝基复合材料沉积层。将收集盘上的沉积坯取下，加热至400℃，保温2h，进行热轧，压下量15mm。然后进行固溶-时效处理，得到具有良好性能的铝基复合材料/铝合金夹层板。
实施例2
在坩埚A和坩埚B分别加入8wt.％TiB2/7075铝基复合材料和7075铝合金，使其熔化，并除气精炼后，升温到800℃；然后将坩埚A中的颗粒增强铝基复合材8wt.％TiB2/7075铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对8wt.％TiB2/7075铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘表面形成20mm的8wt.％TiB2/7075铝基复合材料沉积层。在3s内将坩埚B中的7075铝合金熔体导入喷射沉积装置中，对7075铝合金进行喷射沉积，在8wt.％TiB2/7075铝基复合材料沉积层表面沉积20mm的7075铝合金。然后在3s内将坩埚A中的8wt.％TiB2/7075颗粒增强铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对8wt.％TiB2/7075铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘的7075铝合金沉积层表面形成20mm的8wt.％TiB2/7075铝基复合材料沉积层。将收集盘上的沉积坯取下，加热至425℃，保温3h，进行热轧，压下量30mm。然后进行固溶-时效处理，得到具有良好性能的铝基复合材料/铝合金夹层板。
实施例3
在坩埚A和坩埚B分别加入10wt.％TiB2/7050铝基复合材料和7050铝合金，使其熔化，并除气精炼后，升温到850℃；然后将坩埚A中的颗粒增强铝基复合材10wt.％TiB2/7050铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对10wt.％TiB2/7050铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘表面形成30mm的10wt.％TiB2/7050铝基复合材料沉积层。在5s内将坩埚B中的7050铝合金熔体导入喷射沉积装置中，对7050铝合金进行喷射沉积，在10wt.％TiB2/7050铝基复合材料沉积层表面沉积30mm的铝合金。然后在5s内将坩埚A中的10wt.％TiB2/7050颗粒增强铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，对10wt.％TiB2/7050铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘的7050铝合金沉积层表面形成30mm的10wt.％TiB2/7050铝基复合材料沉积层。将收集盘上的沉积坯取下，加热至400℃，保温4h，进行热轧，压下量45mm。然后进行固溶-时效处理，得到具有良好性能的铝基复合材料/铝合金夹层板。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，包括有采用喷射沉积工艺，其步骤如下：
1)先制备铝基复合材料/铝合金沉积坯；
2)然后进行轧制，实现材料的致密化；
3)然后经过固溶-时效处理，实现高性能铝基复合材料/铝合金夹层板制备。
2.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)
1.1在坩埚A中加入颗粒增强铝基复合材料，在坩埚B中加入铝合金，将他们熔化，并除气精炼后，将物料升温到750-850℃；
1.2将步骤1.1中坩埚A中升温到750-850℃的颗粒增强铝基复合材料熔体导入喷射沉积装置中，并对铝基复合材料熔体进行喷射沉积，在收集盘表面形成颗粒增强铝基复合材料沉积层；
1.3将坩埚B中的铝合金熔体导入步骤1.2中颗粒增强铝基复合材料沉积层的喷射沉积装置中，并对颗粒增强铝基复合材料沉积层进行喷射沉积，并在颗粒增强铝基复合材料沉积层表面形成铝合金沉积层；
1.4将坩埚A中的颗粒增强铝基复合材料熔体导入步骤1.3中形成铝合金沉积层的喷射沉积装置中，并对形成铝合金沉积层进行喷射沉积，并在收集盘的铝合金沉积层表面形成颗粒增强铝基复合材料沉积层；
2)将步骤1.4中收集盘上的沉积坯全部取下，然后进行热轧；
3)将步骤2中热轧后的夹层板进行固溶-时效处理。
3.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2与步骤1.1的时间间隔为1-5s。
4.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2颗粒增强铝基复合材料沉积层厚度为10-30mm。
5.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3与步骤1.2的时间间隔为1-5s。
6.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3铝合金沉积层厚度为10-30mm。
7.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.4与所述步骤1.3的时间间隔为1-5s。
8.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，所述步骤1.4中铝合金沉积层厚度为10-30mm。
9.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，步骤2中所述沉积坯加热温度400-450℃，保温时间2-4h。
10.根据权利要求2所述的一种铝基复合材料-铝合金夹层板的制备方法，其特征在于，步骤2中所述热轧压下量为15-45mm。
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