CN106319400A - 一种高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料及其制备方法。该铝基复合材料增强相为直径0.1‑0.4mm的镍钛丝，基体为2mm厚的退火态1060纯铝板，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为2%‑5%；通过铸造后热轧获得，熔炼温度为700‑750℃，保温30分钟后取出，温度降至350‑400℃后，立即在轧机上进行热轧，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.2‑0.5m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温。本发明制备的镍钛丝增强铝基复合材料具有优异的阻尼性能和力学性能，其阻尼性能大幅度提高，100℃时内耗值为0.0886‑0.1098，300℃时内耗值为0.1042‑0.1267，屈服强度为162‑192MPa、抗拉强度为180‑205MPa，分别为退火态1060纯铝的7‑9倍、4‑5倍、4‑5倍和2‑3倍。

Description

一种高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高阻尼镍钛丝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强度、低密度、高阻尼和高耐磨性等优点，在高速列车中具有广泛的应用前景。目前生产铝基复合材料的方法大多为挤压铸造法、无压浸渗法和喷射成形法，这些方法存在一定的缺点，例如金属丝与铝基体润湿性差，制备的金属丝增强铝基复合材料中存在少量微裂纹和较低的经济效益等。铸造热轧做为一种崭新的方法克服了上述的缺点，近年来，人们利用该方法已经生产出了多种铝基复合材料，比如SiC颗粒增强铝基复合材料、Al2O3颗粒增强铝基复合材料和ZrO2颗粒增强铝基复合材料ZnO2强化铝基复合材料。这些铝基复合材料的增强相均为脆性陶瓷颗粒，使得材料整体的阻尼性能受到了很大程度的限制，降低了材料的抗振和吸音效果，影响了高速列车车体和组件的安全性和舒适性。因此，在选择高速列车车体和组件的材料时，阻尼性能必须要考虑在内。用高强高阻尼的镍钛丝增强铝基复合材料有可能提高原有铝基复合材料的力学性能和阻尼性能，进而达到高速列车组件和车体材料的要求。到目前为止，通过铸造热轧方法生产镍钛丝增强铝基复合材料的报道至今还尚未发现。
发明内容
本发明的目的是提供一种高阻尼、高硬度、高强度性能的镍钛丝增强铝基复合材料及其制备方法。
本发明涉及的高阻尼镍钛丝增强铝基复合材中，增强相为直径0.1-0.4mm的镍钛丝，基体为2mm厚的退火态1060纯铝板，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为：2%-5%。
高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料的制备方法具体步骤为：
（1）将退火态1060纯铝板和等原子比的镍钛丝表面用400号砂纸进行打磨，然后用超声波仪器在水中进行清洗。
（2）将直径0.1-0.4mm的等原子比镍钛丝均匀且平行的铺在两片规格为50mm×20mm×2mm的纯铝板之间，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为2%-5%，然后将两片纯铝板放入规格为52mm×22mm×10mm的石墨模具的铸槽中。
（3）将石墨模具放入马弗炉中，升温至700-750℃，保温30分钟后取出模具，待模具中的复合板材温度降至350-400℃后，立即将模具中的复合板材取出，并在轧机上进行轧制，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.2-0.5m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温。
本发明制备的高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料具有优异的阻尼性能和力学性能，其阻尼性能大幅度提高，100℃时内耗值为0.0886-0.1098，300℃时内耗值为0.1042-0.1267，屈服强度为162-192MPa、抗拉强度为180-205MPa，分别为退火态1060纯铝的7-9倍、4-5倍、4-5倍和2-3倍。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料的金相图。
图2为本发明实施例1获得的高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料与1060铝板材的内耗曲线图。
具体的实施方式
实施例1：
将两片规格为50mm×20mm×2mm的退火态1060工业纯铝板(南南铝加工有限公司生产)表面用400号砂纸进行打磨，然后用超声波仪器在水中进行清洗；将直径为0.4mm的等原子比镍钛丝(北京有色金属研究院提供)均匀且平行的铺在两片纯铝板之间，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为5%，然后将两片纯铝板放入规格为52mm×22mm×10mm的石墨模具的铸槽中；将石墨模具放入马弗炉中，升温至700℃，保温30分钟后取出模具，待模具中的复合板材温度降至400℃后，立即将模具中的复合板材取出，并在轧机上进行轧制，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.2m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温；最终得到镍钛丝均匀且平行分布的Al/5vol%NiTi高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料。
实施例2：
将两片规格为50mm×20mm×2mm的退火态1060工业纯铝板(南南铝加工有限公司生产)表面用400号砂纸进行打磨，然后用超声波仪器在水中进行清洗；将直径为0.2mm的等原子比镍钛丝(北京有色金属研究院提供)均匀且平行的铺在两片纯铝板之间，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为3%，然后将两片纯铝板放入规格为52mm×22mm×10mm的石墨模具的铸槽中；将石墨模具放入马弗炉中，升温至720℃，保温30分钟后取出模具，待模具中的复合板材温度降至400℃后，立即将模具中的复合板材取出，并在轧机上进行轧制，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.2m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温；最终得到镍钛丝均匀且平行分布的Al/3vol%NiTi高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料。
实施例3：
将两片规格为50mm×20mm×2mm的退火态1060工业纯铝板(南南铝加工有限公司生产)表面用400号砂纸进行打磨，然后用超声波仪器在水中进行清洗；将直径为0.1mm的等原子比镍钛丝(北京有色金属研究院提供)均匀且平行的铺在两片纯铝板之间，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为3%，然后将两片纯铝板放入规格为52mm×22mm×10mm的石墨模具的铸槽中；将石墨模具放入马弗炉中，升温至750℃，保温30分钟后取出模具，待模具中的复合板材温度降至350℃后，立即将模具中的复合板材取出，并在轧机上进行轧制，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.5m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温；最终得到镍钛丝均匀且平行分布的Al/2vol%NiTi高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料。
对最终得到的高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料进行拉伸和阻尼性能测试。室温单轴拉伸试验在Instron5982力学性能测试系统上进行，拉伸速率为：5×10-4·s-1。采用动态力学分析仪（DMA Q800，TA）在-120～120 ℃温度范围内连续测定试样的内耗值及其特征温度，选择单悬臂应变控制模式，升温速率均为5 ℃/min。
本发明镍钛丝增强铝基复合材料的室温力学性能为：拉伸强度≥180MPa，屈服强度≥169MPa，伸长率≥3.1%，100℃时内耗值≥0.0886，300℃时内耗值≥0.1042。测试的具体数据见表1。

Claims (1)

1.一种高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料，其特征在于高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料增强相为直径0.1-0.4mm的镍钛丝，基体为2mm厚的退火态1060纯铝板，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为2%-5%；
所述高阻尼镍钛丝增强铝基复合材料的制备方法具体步骤为：
（1）将退火态1060纯铝板和等原子比的镍钛丝表面用400号砂纸进行打磨，然后用超声波仪器在水中进行清洗；
（2）将直径0.1-0.4mm的等原子比镍钛丝均匀且平行的铺在两片规格为50mm×20mm×2mm的纯铝板之间，镍钛丝在铝基体中的体积百分含量为2%-5%，然后将两片纯铝板放入规格为52mm×22mm×10mm的石墨模具的铸槽中；
（3）将石墨模具放入马弗炉中，升温至700-750℃，保温30分钟后取出模具，待模具中的复合板材温度降至350-400℃后，立即将模具中的复合板材取出，并在轧机上进行轧制，轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.2-0.5m/s，压下量为40%，轧制完成后空冷至室温。
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Assignee: Guangxi aid Energy Technology Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A high damping nickel titanium wire reinforced aluminum matrix composite and its preparation method

Granted publication date: 20180112

License type: Common License

Record date: 20221228

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