CN107012368B - 一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法，包括以下步骤：利用预合成方法合成Al‑5％Ga、Al‑10％In、Al‑10％Mg、Al‑5％Sn、Al‑10％Zn等合金粉体；将所合成的合金粉体按质量比均匀混合，得到混合料并装罐待用；将混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，压制成型后将毛坯件脱模；将脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10‑15℃/min，烧结温度控制在750‑850℃范围内，烧结保温1‑3小时；烧结完毕后取出成品；将烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，机械加工为d＝50mm的规整样品。本发明具有较高力学性能，又具有良好溶解性能的特点。

Description

一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法

技术领域

本发明涉及可降解铝合金的制备方法技术领域，尤其涉及一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法。

背景技术

可降解材料是指在材料中加入一些促进其降解的助剂，或合成本身具有降解功能的材料，在使用和保存期内能满足原来应用性能要求，在复杂外界条件下，可以在一定时间内承受高温高压环境，又可以在其完成任务后就地降解。这类材料同时节省了人力和财力，提高了工作效率。

最常用的可降解材料有无机材料、有机材料及金属可降解材料。而有机材料存在脆性高、耐高温性能差、抗冲击性能差、强度低等缺点；无机材料有硬度高、难以加工、难以在水中溶解等缺点。目前，可降解有机材料和可降解无机材料在上述领域的开发和使用受到了严重的阻碍。目前，金属可降解材料的使用有望改善上述现状，成为较理想的选择。

最近10年间可降解材料在汽车零部件、油气开发用密封球等对抗冲性要求较高的领域广泛使用。对于该领域中高温高压等极端环境来说，可降解材料除了具备良好的溶解性能外，还兼备足够高的机械强度和一定的塑性。金属材料(如铝合金)具有高的机械强度，因此可溶解金属材料最有望成为该领域的首选材料。目前国内外研究者多用熔融铸造法生产可降解金属铝合金，专利201410819770.9提出了一种高强可溶解铝合金材料的制备方法，该专利中铝合金的制备采用熔融铸造方法。值得注意的是铸造铝合金存在晶粒粗大及物相偏析严重等缺点，导致其溶解过程不均匀，同时力学性能也难以提高。201410166267.8提出了一种可溶性镁基材料的制备与应用，该专利中使用的是金属的纯粉末进行混合冷压以及真空烧结，容易出现金属合金化困难的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法，在纯铝中通过预合成技术分别引入多元低熔点合金Ga、In、Sn、Mg、Zn并协调各成分之间的作用，保证并提高了合金材料的组织及溶解均匀性。粉末冶金法，成功实现了对产品力学性能以及溶解均匀性的控制，制备出了具有较高力学性能，又具有良好溶解性能的铝基可降解合金材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法，包括以下步骤：

步骤一；利用预合成方法合成Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn等合金粉体；

步骤二；将步骤一中的所合成的合金粉体Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn按质量比(15％-20％):(25％-35％):(5％-10％):(20％-40％):(5％-25％)均匀混合，得到混合料并装罐待用；

步骤三；将步骤二中所混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，压制成型后将毛坯件脱模；

步骤四；将步骤三中的脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10-15℃/min，烧结温度控制在750-850℃范围内，烧结保温1-3小时；烧结完毕后取出成品；

步骤五；将步骤四中烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，然后机械加工为d＝50mm的规整样品。

所述的步骤三中的压机压制压力为300-500MPa。

本发明的有益效果：

本发明利用预合成法首先合成了Al-5Ga、Al-10In、Al-10Mg、Al-5Sn、Al-10Zn等中间合金粉体，然后按一定质量比冷压成型后用粉末冶金工艺制成了一种能持续与水进行反应的可降解铝合金，由于该材料成分可调性大，合成工艺简单、合成过程易于控制、抗压强度可达60MPa以上、结构均匀致密，成本较低，拓宽了该可降解铝基复合材料在工程领域的应用范围。

附图说明

图1为本发明合金粉体制成试样的形貌图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步详细说明。

实施例1；

步骤一；利用预合成方法合成Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn等合金粉体；

步骤二；将步骤一中的所合成的合金粉体按质量比15％(Al-5％Ga)、35％(Al-10％In)、5％(Al-10％Mg)、20％(Al-5％Sn)、25％(Al-10％Zn)均匀混合，得到混合料并装罐待用；

步骤三；将步骤二中所混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，在压制压力为300MPa，保压1小时，压制成型后将毛坯件脱模；

步骤四；将步骤三中的脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10-15℃/min，烧结温度控制在750℃，烧结保温1小时；烧结完毕后取出成品；

步骤五；将步骤四中烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，然后机械加工为d＝50mm的规整样品。

实施例2；

步骤一；利用预合成方法合成Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn等合金粉体；

步骤二；将步骤一中的所合成的合金粉体按质量比20％(Al-5％Ga)、30％(Al-10％In)、10％(Al-10％Mg)、20％(Al-5％Sn)、20％(Al-10％Zn)均匀混合，得到混合料并装罐待用；

步骤三；将步骤二中所混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，在压制压力为400MPa，保压1小时，压制成型后将毛坯件脱模；

步骤四；将步骤三中的脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10-15℃/min，烧结温度控制在750℃，烧结保温1小时；烧结完毕后取出成品；

步骤五；将步骤四中烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，然后机械加工为d＝50mm的规整样品。

实施例3；

步骤一；利用预合成方法合成Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn等合金粉体；

步骤二；将步骤一中的所合成的合金粉体按质量比20％(Al-5％Ga)、25％(Al-10％In)、10％(Al-10％Mg)、40％(Al-5％Sn)、5％(Al-10％Zn)均匀混合，得到混合料并装罐待用；

步骤三；将步骤二中所混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，在压制压力为500MPa，保压1小时，压制成型后将毛坯件脱模；

步骤四；将步骤三中的脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10-15℃/min，烧结温度控制在750℃，烧结保温1小时；烧结完毕后取出成品；

步骤五；将步骤四中烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，然后机械加工为d＝50mm的规整样品。

如图1所示：合金粉体按20％(Al-5％Ga)、30％(Al-10％In)、10％(Al-10％Mg)、20％(Al-5％Sn)、20％(Al-10％Zn)的质量比制成试样的形貌图，由图可以看出，合金相均匀分布于铝基体中。

Claims (2)

1.一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一： 利用预合成方法合成Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn合金粉体；

步骤二： 将步骤一中的所合成的合金粉体Al-5％Ga、Al-10％In、Al-10％Mg、Al-5％Sn、Al-10％Zn按质量比(15％-20％):(25％-35％):(5％-10％):(20％-40％):(5％-25％)均匀混合，得到混合料并装罐待用；

步骤三： 将步骤二中所混合得到的混合料送入压机预设的产品模具中，将混合料压制为毛坯件，压制成型后将毛坯件脱模；

步骤四： 将步骤三中的脱模后的毛坯件放入氩气保护气氛烧结炉中，先通半小时氩气以排除炉腔内的氧化性气氛，于烧结炉中升温至保温温度下烧结；升温速率控制在10-15℃/min，烧结温度控制在750-850℃范围内，烧结保温1-3小时；烧结完毕后取出成品；

步骤五： 将步骤四中烧结完成的成品放入整形模中进行整形处理，然后机械加工为d＝50mm的规整样品。

2.根据权利要求1所述的一种利用粉末冶金法制备高强可降解铝合金的方法，其特征在于，所述的步骤三中的压机压制压力为300-500MPa。