CN110343892B - 一种WCp/Al复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种WCp/Al复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110343892B
CN110343892B CN201910722141.7A CN201910722141A CN110343892B CN 110343892 B CN110343892 B CN 110343892B CN 201910722141 A CN201910722141 A CN 201910722141A CN 110343892 B CN110343892 B CN 110343892B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
composite
mixing
alsi
pure aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910722141.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110343892A (zh
Inventor
陈志茹
夏承东
张小军
周德敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi flies and Kang Xin Mstar Technology Ltd.
Original Assignee
Falcontech Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Falcontech Co ltd filed Critical Falcontech Co ltd
Priority to CN201910722141.7A priority Critical patent/CN110343892B/zh
Publication of CN110343892A publication Critical patent/CN110343892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110343892B publication Critical patent/CN110343892B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0052—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/362—Process control of energy beam parameters for preheating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供了一种WCp/Al复合材料及其制备方法。该制备方法包括步骤：将WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末预混合后再与AlSi10Mg粉末混合均匀，获得复合粉末；将复合粉末进行干燥处理；将干燥后的复合粉末通过增材制造工艺进行成型。本发明的方法可以制备高WC含量的WCp/Al复合材料，WC可均匀分布在Al颗粒之间的界面上，材料的综合力学性能好。进一步地，本发明采用增材制造的方法进行成型，工艺简单，且可制备出各种形状、尺寸的复合材料，大大扩展了应用领域。

Description

一种WCp/Al复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于颗粒增强铝基复合材料技术领域，具体地，涉及一种 WCp/Al复合材料及其制备方法。
背景技术
碳化钨(WC)由于含有高原子序数元素W，对电磁波具有良好的吸收和屏蔽作用。Al具有高热导率(170～220W/m·k)、低密度 (2.97g/cm-2)、价格低廉和易于加工等优点。WCp/Al复合材料结合了两种材料的优点，其密度低、力学性能高、高能射线屏蔽性能优良，在器件要求屏蔽材料小型化及轻型化方面具有优势，在航空航天及国防核工业等领域有良好应用前景。
颗粒增强铝基复合材料比较传统的制造方法是铸造法和粉末冶金法。铸造法是在铝液中加入WC颗粒，搅拌均匀后冷却凝固，但WC 颗粒的密度为15.63g/cm3，Al的密度为2.7g/cm3，二者密度相差较大，在搅拌过程中很难避免WC颗粒的大量沉淀，导致复合材料中增强体颗粒分布不均匀，偏析严重，且铸锭后续加工难度大。粉末冶金法是将 WC粉末与铝合金粉末混合均匀后，在模具中压实，经过加热加压烧结成型。粉末冶金法虽可进行各种比例的混合，并避免铸造法中WC颗粒的偏析问题，但制备的WCp/Al复合材料的致密度低、孔隙率大，而且当WC颗粒质量分数较高时容易团聚，分散不均匀，WC颗粒不能有效的覆着在Al颗粒上(如图1所示)，且材料的整体制备工艺复杂，制备件形状简单，尺寸受限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种WCp/Al复合材料的制备方法，其包括步骤：
将WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末预混合后再与AlSi10Mg粉末混合均匀，获得复合粉末；
将所述复合粉末进行干燥处理；
将干燥后的所述复合粉末通过增材制造工艺进行成型。
在本发明的一些实施例中，所述WC粉末、所述钝化纳米纯铝粉粉末、所述AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-30)：(0.15-3)：(77-98.85)。
在本发明的一些实施例中，所述WC粉末、所述钝化纳米纯铝粉粉末、所述AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-20)：(0.15-3)：(57-98.85)。
在本发明的一些实施例中，所述增材制造的工艺参数为：基板预热温度100℃-200℃，铺粉层厚为30μm-60μm，激光功率为280W-370W，激光扫描速度为800mm/s-1300mm/s，光斑直径为100μm-150μm。
在本发明的一些实施例中，所述WC粉末的颗粒尺寸为300nm-500nm，所述钝化纳米纯铝粉粉末的颗粒尺寸为80nm-100nm，所述AlSi10Mg粉末的颗粒尺寸为15μm-53μm。
在本发明的一些实施例中，所述WC粉末和所述钝化纳米纯铝粉粉末在混料机中以200r/min-500r/min预混合20min-60min。
在本发明的一些实施例中，预混合后，往所述混料机中加入AlSi10Mg，在400r/min-600r/min的速度下先混合20min-60min，再在700r/min-1000r/min 混合20min-60min，其中，每10min-15min停机3min-7min降温，最终获得均匀的所述复合粉末。
在本发明的一些实施例中，将所述复合粉末干燥至水分含量≤0.3％。
在本发明的一些实施例中，所述干燥处理的温度为70℃-100℃；所述干燥处理先在真空干燥箱中烘2h-4h，取出翻动后，再放进所述真空干燥箱烘2h-4h。
进一步地，本发明还提过了一种由上述方法制备获得的WCp/Al复合材料。
本发明的方法可以制备高WC含量的WCp/Al复合材料，WC可均匀分布在Al颗粒之间的界面上，材料的综合力学性能好。
进一步地，本发明采用增材制造的方法进行成型，工艺简单，且可制备出各种形状、尺寸的复合材料，大大扩展了应用领域。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为现有技术制备的WC含量为10％的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
图2为本发明一实施例中的制备WCp/Al复合材料的工艺流程图。
图3为本发明一实施例中制备的WC含量为1％的WCp/Al复合粉末 SEM形貌图。
图4为本发明一实施例中制备的WC含量为20％的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
图5为本发明一实施例中制备的WC含量为30％的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
图6为本发明一实施例中制备的WC含量为10％的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
图7为本发明一实施例中制备的WC含量为5％的WCp/Al复合粉末 SEM形貌图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本文中，除非特别说明，所有％都指的是质量百分含量。
图1所示为本发明提供的WCp/Al复合材料的一种制备方法，其包括 S1-S3步骤：
S1：将WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末预混合后再与AlSi10Mg粉末混合均匀，获得复合粉末；
S2：将复合粉末进行干燥处理；
S3：将干燥后的复合粉末通过增材制造工艺进行成型。
其中，钝化纳米纯铝粉粉末的添加能提高WC与Al激光烧结过程中的润湿性，实现高质量分数WC与Al的均匀混合。WC颗粒的钉扎作用可以增强铝基体颗粒的结合强度，从而提高材料的力学性能，同时在增材制造的激光烧结过程中，WC颗粒可以作为异质形核点，起到细化晶粒的作用，从而获得组织更加均匀的结构。
进一步地，本发明采用增材制造的方法进行成型，工艺简单，且可制备出各种形状、尺寸的复合材料，大大扩展了应用领域。
增材制造制备的材料致密度高、力学性能好，可完成各种复杂零部件的直接成形。整个增材制造工艺属于固态加工处理技术，材料无熔化、氧化、相变等不利影响，不需要后续复杂的加工工艺，非常适合于制备复杂形状的颗粒增强复合材料零部件。
本发明的方法可以制备高WC含量的WCp/Al复合材料，WC可均匀分布在Al颗粒之间的界面上，材料的综合力学性能好。
在本发明一实施例中，WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末、AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-30)：(0.15-3)：(77-98.85)。WC粉末的添加量越高，铝合金制件的强度越高，但比例太高会影响增材制造的成型。
在本发明进一步优选的实施例中，WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末、AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-20)：(0.15-3)：(57-98.85)。
在本发明的一实施例中，增材制造的工艺参数为：基板预热温度100℃ -200℃，铺粉层厚为30μm-60μm，激光功率为280W-370W，激光扫描速度为800mm/s-1300mm/s，光斑直径为100μm-150μm。该工艺参数可实现WC 粉末与铝合金粉末的冶金结合，提高材料的致密度。
由于采用增材制造的方法进行成型，因而最好对所用粉末的颗粒尺寸进行筛选。在本发明优选的实施例中，WC粉末的颗粒尺寸为 300nm-500nm，钝化纳米纯铝粉粉末的颗粒尺寸为80nm-100nm，AlSi10Mg 粉末的颗粒尺寸为15μm-53μm。
复合粉末的均匀性好不好直接影响最终复合材料的性能，其中，预混合阶段尤为重要，钝化纳米纯铝粉粉末在WC粉末中分散得越均匀，越有助于WC粉末与AlSi10Mg粉末混合均匀。在本发明优选的实施例中，适当的转速在完成粉末充分混合的条件下，可最大程度避免粉末温度升高。WC 粉末和钝化纳米纯铝粉粉末在混料机中以200r/min-500r/min预混合20min-60min。
预混合后再加入AlSi10Mg再次进行混合。在本发明进一步优选的实施例中，预混合后，往混料机中加入AlSi10Mg，采用由低速到高速的粉末混合方式，是粉末混合更均匀。首先在400r/min-600r/min的速度下先混合 20min-60min，再在700r/min-1000r/min混合20min-60min。混料机运行一段时间后会产生大量的热量，在较高的温度下，粉末的分散会受到影响，因此最好在混合过程中停机降温。优选地，每10min-15min停机3min-7min 降温，最终获得均匀的复合粉末。复合粉末含水量影响最终复合材料的性能，而且含水量较高的粉末是无法使用增材制造成型的。在本发明优选的实施例中，将复合粉末干燥至水分含量≤0.3％。
在本发明的一实施例中，干燥处理时，先在真空干燥箱中烘2h-4h，取出翻动后，再放回真空干燥箱烘2h-4h。干燥的温度优选为70℃-100℃。中间翻动，能保证烘干得更加均匀。
采用本发明上述方法制得的WCp/Al复合材料的综合力学性能非常好。其致密度可≥98％，一般来说致密度在98％-99.5％。而且具有较高的硬度值，硬度可达到127HV-173HV。其强度相较于现有材料也更优，屈服强度可达到297.8MPa-340.5MPa，抗拉强度可达到465.6MPa-530.6MPa，延伸率可达到4.86％-7.72％。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。
实施例1
本实例要制备WC含量为1％的WCp/Al复合材料，具体步骤如下：
分别称取0.05kgWC粉末、0.0075kg钝化纳米纯铝粉粉末和 4.9425kgAlSi10Mg粉末。
将WC粉末和钝化纳米纯铝粉粉末装入混料机中以300r/min的速度混粉30分钟。然后往混料机中加入AlSi10Mg粉末，以500r/min的速度混粉30分钟。最后再以800r/min的速度混粉30分钟，混粉完成，获得复合粉末。其中，混料机每运行10min停机3min降温。
将混好的复合粉末倒进托盘中，在真空干燥箱中烘3小时，取出进行翻动，再放进干燥箱烘干3小时，干燥温度为100℃，干燥后复合粉末的水分含量小于0.3％。
使用EOS 280增材制造设备，将混合粉末装入供粉仓中，基板预热温度150℃，刮刀将粉末均匀的铺在加工平台上，铺粉层厚为60μm，激光功率为370W，激光扫描速度为1200mm/s，光斑直径为100μm。
为了进行后续的实验检测，本实施例打印出的复合材料为尺寸为 10mm×10mm×70mm的拉伸试棒和尺寸为10mm×10mm×10mm的金相块。
经检测，拉伸试棒的屈服强度为297.8MPa，抗拉强度为465.6MPa，延伸率为7.72％。
采用360#、600#、1200#的金相砂纸打磨并抛光处理金相块，然后使用蔡司金相显微镜观测致密度，使用维氏硬度计检测硬度值。经检测，金相块的致密度为99.3％，硬度为127HV。
图3所示为本实施例中制备的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
实施例2
本实例要制备WC含量为20％的WCp/Al复合材料，具体步骤如下：
分别称取1kgWC粉末、0.15kg钝化纳米纯铝粉粉末和 3.85kgAlSi10Mg粉末。
将WC粉末和钝化纳米纯铝粉粉末装入混料机中以200r/min的速度混粉60分钟。然后往混料机中加入AlSi10Mg粉末，以600r/min的速度混粉25分钟。最后再以900r/min的速度混粉40分钟，混粉完成，获得复合粉末。其中，混料机每运行15min停机5min降温。
将混好的复合粉末倒进托盘中，在真空干燥箱中烘2小时，取出进行翻动，再放进干燥箱烘干4小时，干燥温度为75℃，干燥后复合粉末的水分含量小于0.3％。
使用EOS 280增材制造设备，将混合粉末装入供粉仓中，基板预热温度100℃，刮刀将粉末均匀的铺在加工平台上，铺粉层厚为40μm，激光功率为340W，激光扫描速度为1150mm/s，光斑直径为120μm。
为了进行后续的实验检测，本实施例打印出的复合材料为尺寸为 10mm×10mm×70mm的拉伸试棒和尺寸为10mm×10mm×10mm的金相块。
经检测，拉伸试棒的屈服强度为323.2MPa，抗拉强度为525.4MPa，延伸率为5.08％。
采用360#、600#、1200#的金相砂纸打磨并抛光处理金相块，然后使用蔡司金相显微镜观测致密度，使用维氏硬度计检测硬度值。经检测，金相块的致密度为98.5％，硬度为173HV。
图4所示为本实施例中制备的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
实施例3
本实例要制备WC含量为30％的WCp/Al复合材料，具体步骤如下：
分别称取1.5kgWC粉末、0.1kg钝化纳米纯铝粉粉末和 3.4kgAlSi10Mg粉末。
将WC粉末和钝化纳米纯铝粉粉末装入混料机中以400r/min的速度混粉40分钟。然后往混料机中加入AlSi10Mg粉末，以500r/min的速度混粉35分钟。最后再以1000r/min的速度混粉20分钟，混粉完成，获得复合粉末。其中，混料机每运行12min停机4min降温。
将混好的复合粉末倒进托盘中，在真空干燥箱中烘2小时，取出进行翻动，再放进干燥箱烘干3小时，干燥温度为70℃，干燥后复合粉末的水分含量小于0.3％。
使用EOS 280增材制造设备，将混合粉末装入供粉仓中，基板预热温度200℃，刮刀将粉末均匀的铺在加工平台上，铺粉层厚为30μm，激光功率为280W，激光扫描速度为950mm/s，光斑直径为150μm。
为了进行后续的实验检测，本实施例打印出的复合材料为尺寸为 10mm×10mm×70mm的拉伸试棒和尺寸为10mm×10mm×10mm的金相块。
经检测，拉伸试棒的屈服强度为340.5MPa，抗拉强度为530.6MPa，延伸率为4.86％。
采用360#、600#、1200#的金相砂纸打磨并抛光处理金相块，然后使用蔡司金相显微镜观测致密度，使用维氏硬度计检测硬度值。经检测，金相块的致密度为97.2％，硬度为185HV。
图5所示为本实施例中制备的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
实施例4
本实例要制备WC含量为10％的WCp/Al复合材料，具体步骤如下：
分别称取0.5kgWC粉末、0.05kg钝化纳米纯铝粉粉末和 4.45kgAlSi10Mg粉末。
将WC粉末和钝化纳米纯铝粉粉末装入混料机中以500r/min的速度混粉30分钟。然后往混料机中加入AlSi10Mg粉末，以600r/min的速度混粉30分钟。最后再以700r/min的速度混粉50分钟，混粉完成，获得复合粉末。其中，混料机每运行10min停机5min降温。
将混好的复合粉末倒进托盘中，在真空干燥箱中烘3小时，取出进行翻动，再放进干燥箱烘干3小时，干燥温度为80℃，干燥后复合粉末的水分含量小于0.2％。
使用EOS 280增材制造设备，将混合粉末装入供粉仓中，基板预热温度150℃，刮刀将粉末均匀的铺在加工平台上，铺粉层厚为50μm，激光功率为350W，激光扫描速度为1200mm/s，光斑直径为120μm。
为了进行后续的实验检测，本实施例打印出的复合材料为尺寸为 10mm×10mm×70mm的拉伸试棒和尺寸为10mm×10mm×10mm的金相块。
经检测，拉伸试棒的屈服强度为312.6MPa，抗拉强度为509.3MPa，延伸率为6.14％。
采用360#、600#、1200#的金相砂纸打磨并抛光处理金相块，然后使用蔡司金相显微镜观测致密度，使用维氏硬度计检测硬度值。经检测，金相块的致密度为98.8％，硬度为158HV。
图6所示为本实施例中制备的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
实施例5
本实例要制备WC含量为5％的WCp/Al复合材料，具体步骤如下：
分别称取0.25kgWC粉末、0.125kg钝化纳米纯铝粉粉末和 4.625kgAlSi10Mg粉末。
将WC粉末和钝化纳米纯铝粉粉末装入混料机中以400r/min的速度混粉30分钟。然后往混料机中加入AlSi10Mg粉末，以500r/min的速度混粉30分钟。最后再以800r/min的速度混粉30分钟，混粉完成，获得复合粉末。其中，混料机每运行15min停机5min降温。
将混好的复合粉末倒进托盘中，在真空干燥箱中烘3小时，取出进行翻动，再放进干燥箱烘干3小时，干燥温度为78℃，干燥后复合粉末的水分含量小于0.2％。
使用EOS 280增材制造设备，将混合粉末装入供粉仓中，基板预热温度140℃，刮刀将粉末均匀的铺在加工平台上，铺粉层厚为40μm，激光功率为320W，激光扫描速度为1200mm/s，光斑直径为120μm。
为了进行后续的实验检测，本实施例打印出的复合材料为尺寸为 10mm×10mm×70mm的拉伸试棒和尺寸为10mm×10mm×10mm的金相块。
经检测，拉伸试棒的屈服强度为306.7MPa，抗拉强度为482.7MPa，延伸率为6.83％。
采用360#、600#、1200#的金相砂纸打磨并抛光处理金相块，然后使用蔡司金相显微镜观测致密度，使用维氏硬度计检测硬度值。经检测，金相块的致密度为99％，硬度为143HV。
图7所示为本实施例中制备的WCp/Al复合粉末SEM形貌图。
从上述实施例可知，采用本发明上述方法制得的WCp/Al复合材料的综合力学性能非常好。对比图1及图3-7，可见，本发明的WC颗粒可均匀分布在Al颗粒之间的界面上，WCp/Al复合粉末分散均匀，几乎无团聚现象。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种WCp/Al复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将WC粉末、钝化纳米纯铝粉粉末预混合后再与AlSi10Mg粉末混合均匀，获得复合粉末；
将所述复合粉末进行干燥处理；
将干燥后的所述复合粉末通过增材制造工艺进行成型；
所述WC粉末、所述钝化纳米纯铝粉粉末、所述AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-30)：(0.15-3)：(77-98.85)；
所述WC粉末和所述钝化纳米纯铝粉粉末在混料机中以200r/min-500r/min预混合20min-60min；
预混合后，往所述混料机中加入AlSi10Mg，在400r/min-600r/min的速度下先混合20min-60min，再在700r/min-1000r/min混合20min-60min，其中，每10min-15min停机3min-7min降温，最终获得均匀的所述复合粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述WC粉末、所述钝化纳米纯铝粉粉末、所述AlSi10Mg粉末的质量比为：(1-20)：(0.15-3)：(77-98.85)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增材制造的工艺参数为：基板预热温度100℃-200℃，铺粉层厚为30μm-60μm，激光功率为280W-370W，激光扫描速度为800mm/s-1300mm/s，光斑直径为100μm-150μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述WC粉末的颗粒尺寸为300nm-500nm，所述钝化纳米纯铝粉粉末的颗粒尺寸为80nm-100nm、所述AlSi10Mg粉末的颗粒尺寸为15μm-53μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述复合粉末干燥至水分含量≤0.3％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为70℃-100℃；所述干燥处理先在真空干燥箱中烘干2h-4h，取出翻动后，再放进所述真空干燥箱烘干2h-4h。
7.由权利要求1-6中任一所述方法制备的WCp/Al复合材料。
CN201910722141.7A 2019-08-06 2019-08-06 一种WCp/Al复合材料及其制备方法 Active CN110343892B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910722141.7A CN110343892B (zh) 2019-08-06 2019-08-06 一种WCp/Al复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910722141.7A CN110343892B (zh) 2019-08-06 2019-08-06 一种WCp/Al复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110343892A CN110343892A (zh) 2019-10-18
CN110343892B true CN110343892B (zh) 2021-06-08

Family

ID=68184138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910722141.7A Active CN110343892B (zh) 2019-08-06 2019-08-06 一种WCp/Al复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110343892B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660707A (zh) * 2012-06-08 2012-09-12 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Al4W预合金粉的生产方法
CN108179295A (zh) * 2017-12-28 2018-06-19 华中科技大学 一种增强型随形冷却模具铜的快速制造方法
CN108339979A (zh) * 2018-01-15 2018-07-31 昆明理工大学 一种通过3d打印制备立体网状空间结构复合材料的方法
CN109434096A (zh) * 2018-12-07 2019-03-08 南昌大学 一种增强型纳米WC/AlSi10Mg复合材料粉末及增材制造工艺
CN109439948A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于铝合金的纳米细化剂及其制备方法
CN109576537A (zh) * 2018-10-31 2019-04-05 中国电力科学研究院有限公司 一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016141326A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-09 Tecnium, Llc Macro-chip reinforced alloy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660707A (zh) * 2012-06-08 2012-09-12 株洲硬质合金集团有限公司 WC-Al4W预合金粉的生产方法
CN108179295A (zh) * 2017-12-28 2018-06-19 华中科技大学 一种增强型随形冷却模具铜的快速制造方法
CN108339979A (zh) * 2018-01-15 2018-07-31 昆明理工大学 一种通过3d打印制备立体网状空间结构复合材料的方法
CN109576537A (zh) * 2018-10-31 2019-04-05 中国电力科学研究院有限公司 一种电力连接金具用WC-Co纳米增强高硅铝合金及其制备方法
CN109434096A (zh) * 2018-12-07 2019-03-08 南昌大学 一种增强型纳米WC/AlSi10Mg复合材料粉末及增材制造工艺
CN109439948A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于铝合金的纳米细化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110343892A (zh) 2019-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106623890B (zh) 石墨烯/纳米铝粉复合粉体、包含该复合粉体的石墨烯/铝基复合材料及其制备方法
WO2022041255A1 (zh) 采用微米陶瓷颗粒制备纳米相增强镍基高温合金的方法
CN108746625A (zh) 一种铝基纳米复合材料的制备方法
CN104004942B (zh) 一种TiC颗粒增强镍基复合材料及其制备方法
CN110340371A (zh) 一种颗粒增强钛基复合材料增材制造用粉末的制备方法
WO2016119558A1 (zh) 一种用于直接3d打印金属零件的合金粉及其制备方法
CN112195389B (zh) 3D打印三元硼化物Mo2FeB2合金粉及其生产工艺
CN114525438B (zh) 钨铜复合材料及其制备方法
CN110144481A (zh) 一种高温高强高导高耐磨铜基复合材料及其制备方法
CN104878233A (zh) 一种铝钛硼合金锭的制备方法
WO2021035772A1 (zh) 一种稀土镁合金复合材料的制备方法
CN109112337A (zh) 石墨烯和碳化硅混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN105734347B (zh) 一种放电等离子烧结制备硼化钛颗粒增强铝基复合材料的方法
CN110205536A (zh) 一种钛/碳化钛核壳结构增强铝基复合材料及其制备方法
CN105689702B (zh) 铝包石墨复合粉体、包含该复合粉体的铝-石墨复合材料及其制备方法
CN110129631B (zh) 一种内燃机用高强韧耐热铝合金材料及其制备方法
CN115044794A (zh) 一种具有优异性能的Cu-(Y2O3-HfO2)合金及其制备方法
CN110343892B (zh) 一种WCp/Al复合材料及其制备方法
CN109182817A (zh) 一种石墨烯增强钴基复合材料的制备方法
CN107214343B (zh) 一种梯度喷嘴的制备方法
CN111424195B (zh) 一种细化剂、其制备方法、其应用、铝合金及其细化方法
WO2021035776A1 (zh) 一种镁基复合材料的制备方法
CN114107756B (zh) 一种可抑制3d打印凝固裂纹的铝合金及其加工方法
CN100389213C (zh) 一种铝基复合材料的工业化制备工艺
CN113634756A (zh) 一种高温合金球形粉体材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220112

Address after: 214000 No. 19, Hongyun South Road, Hongshan street, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee after: Wuxi flies and Kang Xin Mstar Technology Ltd.

Address before: 214028 intersection of Jingxi road and Hongxin Road, Hongshan street, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee before: FALCONTECH CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right