CN106756275A - 一种增强型铝基复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种增强型铝基复合材料，其各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 6.1%、镁 4%、铁 2.5%、钛 1.1%、铬锰合金4.2%、石墨 0.6%，其他为铝，通过混合、制混合料饼、熔炼、混合熔炼、静置和成型得到，通过本发明配发和工艺制得的增强型铝基复合材料，具有质量轻、强度高、弹性模量高、热膨胀系数低和耐磨性好等优点，可广泛用于车辆生产的各个环节，并且不仅限于汽车领域，于航空航天、电子和光学仪器、体育用品等领域，也存在较大市场。

Description

一种增强型铝基复合材料
技术领域
本发明涉及一种铝基复合材料，特别是一种增强型铝基复合材料。
背景技术
铝基复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。
复合材料可分为三类：聚合物基复合材料（PMCs）、金属基复合材料（MMCs）、陶瓷基复合材料（CMCs）。铝在制作复合材料上有许多特点，如质量轻、密度小、可塑性好，铝基复合技术容易掌握，易于加工等。被广泛应用于汽车、航空航天、电子和光学仪器、体育用品等领域。
尤其实在，汽车领域，随着汽车领域的持续发展，汽车轻量化已成为主要趋势之一，如何在保证车辆安全性、舒适性的前提下，达到汽车轻量化的目的，也正是我们需要解决的问题所在。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种增强型铝基复合材料。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是:
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 5~7.5%、镁 4~7.8%、铁 2.3~4.7%、钛 1~2%、铬锰合金3~7%、石墨 0.5~1.2%，其他为铝；
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：
（1）原料：碳纳米管粉碎，过200目筛，镁、铁、钛、铬、锰合金以粉末状进行配比，且粒径均小于4mm；
（2）混合：按质量比称取除铝以外的各原料，通过混料机混合均匀，得到混合料；
（3）制混合料饼：将步骤（2）中得到的混合料通过油压机压制成多个扁圆形饼状，并在外层包覆铝皮，得到多个混合料饼；
（4）熔炼: 熔炼炉预热，在1小时内缓慢均匀升温至150~180℃，并保温5小时，随后将铝加入熔炼炉，在1~2小时内升温至700~710℃，并保温，直至铝完全熔化，去除顶部浮渣，得到铝液；
（5）混合熔炼：将步骤（3）中的得到多个混合料饼，通过坩埚送入步骤（4）中的铝液中，送入前，坩埚上需加盖钟罩，经过3~5分钟，待坩埚内的混合料饼熔化，取出钟罩，并上下缓慢运动坩埚，运动2~5分钟，待坩埚内熔化的混合料饼完全融入铝液，去除坩埚，随后进行机械搅拌，搅拌速率为3~4R/min，搅拌方向采用2正1反，搅拌5~8分钟；
（6）静置、成型：机械搅拌完成后，提高熔炼炉温度至730~745℃，并保温静置15~18分钟，然后导入混练机中熔融挤出成型，待自然冷却，最后得到增强型铝基复合材料。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（3）中所述混合料饼外包覆的铝皮的厚度为2~3mm，其材质为纯铝，且所有混合料饼外包覆的铝皮的总质量与各原料总质量的百分比为1~1.3%。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（5）在加入混合料饼前需通入氮气。
本发明的有益效果为：
本发明的一种增强型铝基复合材料，其各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管6.1%、镁 4%、铁 2.5%、钛 1.1%、铬锰合金4.2%、石墨 0.6%，其他为铝，通过混合、制混合料饼、熔炼、混合熔炼、静置和成型得到，通过本发明配发和工艺制得的增强型铝基复合材料，具有质量轻、强度高、弹性模量高、热膨胀系数低和耐磨性好等优点，可广泛用于车辆生产的各个环节，并且不仅限于汽车领域，于航空航天、电子和光学仪器、体育用品等领域，也存在较大市场。
具体实施方式
实施例一
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管6.1%、镁 4%、铁 2.5%、钛 1.1%、铬锰合金4.2%、石墨 0.6%，其他为铝；
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：
（1）原料：碳纳米管粉碎，过200目筛，镁、铁、钛、铬、锰合金以粉末状进行配比，且粒径均小于4mm；
（2）混合：按质量比称取除铝以外的各原料，通过混料机混合均匀，得到混合料；
（3）制混合料饼：将步骤（2）中得到的混合料通过油压机压制成多个扁圆形饼状，并在外层包覆铝皮，得到多个混合料饼；
（4）熔炼: 熔炼炉预热，在1小时内缓慢均匀升温至160℃，并保温5小时，随后将铝加入熔炼炉，在2小时内升温至700℃，并保温，直至铝完全熔化，去除顶部浮渣，得到铝液；
（5）混合熔炼：将步骤（3）中的得到多个混合料饼，通过坩埚送入步骤（4）中的铝液中，送入前，坩埚上需加盖钟罩，经过3~5分钟，待坩埚内的混合料饼熔化，取出钟罩，并上下缓慢运动坩埚，运动2~5分钟，待坩埚内熔化的混合料饼完全融入铝液，去除坩埚，随后进行机械搅拌，搅拌速率为3R/min，搅拌方向采用2正1反，搅拌8分钟；
（6）静置、成型：机械搅拌完成后，提高熔炼炉温度至740℃，并保温静置18分钟，然后导入混练机中熔融挤出成型，待自然冷却，最后得到增强型铝基复合材料。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（3）中所述混合料饼外包覆的铝皮的厚度为2~3mm，其材质为纯铝，且所有混合料饼外包覆的铝皮的总质量与各原料总质量的百分比为1%。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（5）在加入混合料饼前需通入氮气。
实施例二
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 7%、镁 7.3%、铁 1.7%、钛 1.2%、铬锰合金5%、石墨 1.2%，其他为铝；
一种增强型铝基复合材料，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：
（1）原料：碳纳米管粉碎，过200目筛，镁、铁、钛、铬、锰合金以粉末状进行配比，且粒径均小于4mm；
（2）混合：按质量比称取除铝以外的各原料，通过混料机混合均匀，得到混合料；
（3）制混合料饼：将步骤（2）中得到的混合料通过油压机压制成多个扁圆形饼状，并在外层包覆铝皮，得到多个混合料饼；
（4）熔炼: 熔炼炉预热，在1小时内缓慢均匀升温至180℃，并保温5小时，随后将铝加入熔炼炉，在1.5小时内升温至710℃，并保温，直至铝完全熔化，去除顶部浮渣，得到铝液；
（5）混合熔炼：将步骤（3）中的得到多个混合料饼，通过坩埚送入步骤（4）中的铝液中，送入前，坩埚上需加盖钟罩，经过3~5分钟，待坩埚内的混合料饼熔化，取出钟罩，并上下缓慢运动坩埚，运动2~5分钟，待坩埚内熔化的混合料饼完全融入铝液，去除坩埚，随后进行机械搅拌，搅拌速率为4R/min，搅拌方向采用2正1反，搅拌5分钟；
（6）静置、成型：机械搅拌完成后，提高熔炼炉温度至745℃，并保温静置18分钟，然后导入混练机中熔融挤出成型，待自然冷却，最后得到增强型铝基复合材料。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（3）中所述混合料饼外包覆的铝皮的厚度为2~3mm，其材质为纯铝，且所有混合料饼外包覆的铝皮的总质量与各原料总质量的百分比为1.3%。
上述的一种增强型铝基复合材料，其中，步骤（5）在加入混合料饼前需通入氮气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 5~7.5%、镁 4~7.8%、铁 2.3~4.7%、钛 1~2%、铬锰合金3~7%、石墨 0.5~1.2%，其他为铝；生产工艺包括以下步骤：
（1）原料：碳纳米管粉碎，过200目筛，镁、铁、钛、铬、锰合金以粉末状进行配比，且粒径均小于4mm；
（2）混合：按质量比称取除铝以外的各原料，通过混料机混合均匀，得到混合料；
（3）制混合料饼：将步骤（2）中得到的混合料通过油压机压制成多个扁圆形饼状，并在外层包覆铝皮，得到多个混合料饼；
（4）熔炼: 熔炼炉预热，在1小时内缓慢均匀升温至150~180℃，并保温5小时，随后将铝加入熔炼炉，在1~2小时内升温至700~710℃，并保温，直至铝完全熔化，去除顶部浮渣，得到铝液；
（5）混合熔炼：将步骤（3）中的得到多个混合料饼，通过坩埚送入步骤（4）中的铝液中，送入前，坩埚上需加盖钟罩，经过3~5分钟，待坩埚内的混合料饼熔化，取出钟罩，并上下缓慢运动坩埚，运动2~5分钟，待坩埚内熔化的混合料饼完全融入铝液，去除坩埚，随后进行机械搅拌，搅拌速率为3~4R/min，搅拌方向采用2正1反，搅拌5~8分钟；
（6）静置、成型：机械搅拌完成后，提高熔炼炉温度至730~745℃，并保温静置15~18分钟，然后导入混练机中熔融挤出成型，待自然冷却，最后得到增强型铝基复合材料。
2.如权利要求1所述的一种增强型铝基复合材料，其特征在于，步骤（3）中所述混合料饼外包覆的铝皮的厚度为2~3mm，其材质为纯铝，且所有混合料饼外包覆的铝皮的总质量与各原料总质量的百分比为1~1.3%。
3.如权利要求1所述的一种增强型铝基复合材料，其特征在于，步骤（5）在加入混合料饼前需通入氮气。
4.如权利要求1所述的一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 6.1%、镁 4%、铁 2.5%、钛 1.1%、铬锰合金4.2%、石墨 0.6%，其他为铝。
5.如权利要求1所述的一种增强型铝基复合材料，其特征在于，各原料组分按质量比分别包括：碳纳米管 7%、镁 7.3%、铁 1.7%、钛 1.2%、铬锰合金5%、石墨 1.2%，其他为铝。
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