CN108411138A - 一种增强铝合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种增强铝合金材料，按质量百分比含量，其包括：稀土硅铁合金0.8‑1.6％、镀铜Al2O3‑TiC‑Co复合粉体3.2‑4.5％、铝粉1.5‑2.5％、镁锰中间合金0.6‑1.2％、余量为铝合金粉末。本发明在铝合金粉末中加入适量的稀土硅铁合金、增强材料镀铜Al2O3‑TiC‑Co复合粉体和镁锰中间合金等，可以增强铝合金的显微硬度和致密度；而且可以细化晶粒，填补表层缺陷，提高纯度，减少晶粒的不均匀长大，消除显微不均而导致的局部腐蚀等。

Description

一种增强铝合金材料
技术领域
本发明属于复合材料及合金领域，具体涉及一种增强铝合金材料。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
现有的铝合金一般塑性较好但是强度不够，用在一些高强度领域则会受到限制。在此基础上，本发明提供了一种增强铝合金材料，在原有的铝合金粉末基底上，加入增韧的复合陶瓷材料，再加入稀土合金，在不改变塑性的前提下以增强铝合金的强度。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种有良好的强度且塑性好的增强铝合金材料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种增强铝合金材料，其由包含如下质量百分比的组分通过粉末冶金的方法制备而成：稀土硅铁合金0.8-1.6％、镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体3.2-4.5％、铝粉1.5-2.5％、镁锰中间合金0.6-1.2％、余量为铝合金粉末；其中，镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备过程为：
1)对Al2O3-TiC-Co复合粉体进行表面预处理：将一定量的复合粉体置于丙酮中超声清洗10-15min，再用蒸馏水清洗3-5次后放置在质量分数为22％的HF水溶液中粗化6-10min，用蒸馏水清洗3-5次后再用敏化液进行敏化15-20min，用蒸馏水清洗3-5次后然后在活化液中活化25-30min，最后将活化后的复合粉体置于80℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，敏化液组分为20g/L SnCl2、40ml/L HCl的混合溶液；活化液组分为0.08g/L PdCl2、12g/L H3BO3、8ml/L HCl的混合溶液；
2)化学电镀：首先配置电镀铜液A组分，其A组分为硫酸铜30-40g/L、乙二胺四乙酸二钠0.8-1.2g/L、酒石酸钾钠100-105g/L、氢氧化钠30-34g/L、硼酸6-10g/L的混合液，然后配置20-25ml/L的还原剂甲醛溶液B组分，单独存放；化学镀时，将上述预处理后的Al2O3-TiC-Co复合粉体加入到A组分混合液中，然后将B组分溶液与加入复合粉体的A组分混合液混合，采用磁搅拌器搅拌，搅拌速率为20-25r/min，搅拌25-35min后清洗过滤，在真空干燥箱中于80℃烘干至恒重，得到镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体。
所述稀土硅铁合金选自钇组稀土硅铁合金或/和铈组稀土硅铁合金。
所述镁锰中间合金中镁的含量为30％。
所述Al2O3-TiC-Co复合粉体的粒度不大于2μm，其中，Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备方法参考《超细Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备及复合材料的研究》(张超，浙江大学，2014)。
Al2O3-TiC-Co复合粉体将陶瓷颗粒通过金属基体连接起来，在保持陶瓷材料特性(优良的强度、硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗氧化等)的同时又具有较好的金属韧性和可塑性，镀铜之后其表面结构细致，浸润充分；复配铝合金粉和铝粉，再加入稀土硅铁合金等，其制备的铝合金孔隙度降低，显微硬度和致密度进一步提高，并且组织结构更加均匀，同时细化了晶粒，净化晶界，减少晶粒不均匀长大，改善合金内部组织的流动性和浸润性，性能优良。
本发明的有益效果：本发明在铝合金粉末中加入适量的稀土硅铁合金、增强材料镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体和镁锰中间合金等，可以增强铝合金的显微硬度和致密度；而且可以细化晶粒，填补表层缺陷，提高纯度，减少晶粒的不均匀长大，消除显微不均而导致的局部腐蚀等。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。实施例中，各种原料均为市售品。
实施例1
一种增强铝合金材料，其由包含如下质量百分比的组分通过粉末冶金的方法制备而成：
钇组稀土硅铁合金1.2％、镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体4.2％、铝粉2.3％、镁锰中间合金1.0％、余量为铝合金粉末；其中，镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备过程为：
1)对Al2O3-TiC-Co复合粉体进行表面预处理：将25g的复合粉体置于400mL丙酮中超声清洗12min，再用蒸馏水清洗4次后放置在400mL质量分数为22％的HF水溶液中粗化8min，用蒸馏水清洗4次后再用400mL敏化液进行敏化18min，用蒸馏水清洗4次后然后在400mL活化液中活化28min，最后将活化后的复合粉体置于80℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，敏化液组分为20g/L SnCl2、40ml/L HCl的混合溶液；活化液组分为0.08g/L PdCl2、12g/L H3BO3、8ml/L HCl的混合溶液；
2)化学电镀：首先配置电镀铜液A组分，其A组分为硫酸铜35g/L、乙二胺四乙酸二钠1.0g/L、酒石酸钾钠105g/L、氢氧化钠34g/L、硼酸8g/L的混合液，然后配置24ml/L的还原剂甲醛溶液B组分，单独存放；化学镀时，将上述预处理后的Al2O3-TiC-Co复合粉体加入到A组分混合液中，然后将B组分溶液与加入复合粉体的A组分混合液混合，采用磁搅拌器搅拌，搅拌速率为23r/min，搅拌30min后清洗过滤，在真空干燥箱中于80℃烘干至恒重，得到镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体。
经检测，制得的铝合金的技术参数如下：抗拉强度为585MPa，延伸率为11.2％，硬度为153HB，使用寿命为同等产品的1.31倍。
实施例2
一种增强铝合金材料，其由包含如下质量百分比的组分通过粉末冶金的方法制备而成：
铈组稀土硅铁合金1.4％、镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体4.3％、铝粉2.4％、镁锰中间合金0.9％、余量为铝合金粉末；其中，镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备过程为：
1)对Al2O3-TiC-Co复合粉体进行表面预处理：将25g的复合粉体置于400mL丙酮中超声清洗12min，再用蒸馏水清洗4次后放置在400mL质量分数为22％的HF水溶液中粗化8min，用蒸馏水清洗4次后再用400mL敏化液进行敏化18min，用蒸馏水清洗4次后然后在400mL活化液中活化28min，最后将活化后的复合粉体置于80℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，敏化液组分为20g/L SnCl2、40ml/L HCl的混合溶液；活化液组分为0.08g/L PdCl2、12g/L H3BO3、8ml/L HCl的混合溶液；
2)化学电镀：首先配置电镀铜液A组分，其A组分为硫酸铜35g/L、乙二胺四乙酸二钠1.0g/L、酒石酸钾钠105g/L、氢氧化钠34g/L、硼酸8g/L的混合液，然后配置24ml/L的还原剂甲醛溶液B组分，单独存放；化学镀时，将上述预处理后的Al2O3-TiC-Co复合粉体加入到A组分混合液中，然后将B组分溶液与加入复合粉体的A组分混合液混合，采用磁搅拌器搅拌，搅拌速率为23r/min，搅拌30min后清洗过滤，在真空干燥箱中于80℃烘干至恒重，得到镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体。
经检测，制得的铝合金的技术参数如下：抗拉强度为569MPa，延伸率为10.5％，硬度为147HB，使用寿命为同等产品的1.23倍。

Claims (4)

1.一种增强铝合金材料，其特征在于，其由包含如下质量百分比的组分通过粉末冶金的方法制备而成：稀土硅铁合金0.8-1.6％、镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体3.2-4.5％、铝粉1.5-2.5％、镁锰中间合金0.6-1.2％、余量为铝合金粉末；其中，镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体的制备过程为：
1)对Al2O3-TiC-Co复合粉体进行表面预处理：将一定量的复合粉体置于丙酮中超声清洗10-15min，再用蒸馏水清洗3-5次后放置在质量分数为22％的HF水溶液中粗化6-10min，用蒸馏水清洗3-5次后再用敏化液进行敏化15-20min，用蒸馏水清洗3-5次后然后在活化液中活化25-30min，最后将活化后的复合粉体置于80℃干燥箱中烘干至恒重，待用；其中，敏化液组分为20g/L SnCl2、40ml/L HCl的混合溶液；活化液组分为0.08g/L PdCl2、12g/LH3BO3、8ml/L HCl的混合溶液；
2)化学电镀：首先配置电镀铜液A组分，其A组分为硫酸铜30-40g/L、乙二胺四乙酸二钠0.8-1.2g/L、酒石酸钾钠100-105g/L、氢氧化钠30-34g/L、硼酸6-10g/L的混合液，然后配置20-25ml/L的还原剂甲醛溶液B组分，单独存放；化学镀时，将上述预处理后的Al2O3-TiC-Co复合粉体加入到A组分混合液中，然后将B组分溶液与加入复合粉体的A组分混合液混合，采用磁搅拌器搅拌，搅拌速率为20-25r/min，搅拌25-35min后清洗过滤，在真空干燥箱中于80℃烘干至恒重，得到镀铜Al2O3-TiC-Co复合粉体。
2.根据权利要求1所述的增强铝合金材料，其特征在于：所述稀土硅铁合金选自钇组稀土硅铁合金或/和铈组稀土硅铁合金。
3.根据权利要求1所述的增强铝合金材料，其特征在于：所述镁锰中间合金中镁的含量为30％。
4.根据权利要求1所述的增强铝合金材料，其特征在于：所述Al2O3-TiC-Co复合粉体的粒度不大于2μm。
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