CN115491547A - 一种多相增强铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
一种多相增强铝合金材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115491547A CN115491547A CN202211195982.5A CN202211195982A CN115491547A CN 115491547 A CN115491547 A CN 115491547A CN 202211195982 A CN202211195982 A CN 202211195982A CN 115491547 A CN115491547 A CN 115491547A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- ball
- powder
- stainless steel
- reinforced 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.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 77
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 45
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 33
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 18
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical group CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- DXZIFGZIQQRESB-UHFFFAOYSA-N [C].[Ti].[Si] Chemical compound [C].[Ti].[Si] DXZIFGZIQQRESB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- -1 Di-titanium aluminum carbon Chemical compound 0.000 claims description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 4
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 claims description 4
- VMQRJIPKBKXPCT-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Sn].[C] Chemical compound [Ti].[Sn].[C] VMQRJIPKBKXPCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SFJBWZNTPHYOEH-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co].[Co].[Co] SFJBWZNTPHYOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[C] Chemical compound [AlH3].[C] RQMIWLMVTCKXAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- 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
-
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
- B22F2003/1051—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding by electric discharge
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种多相增强铝合金材料及其制备方法。所述多相增强铝合金材料以铝合金或纯铝为基材，以FeCoNiCrMn高熵合金为第一增强相，以碳化钽(TaC)为第二增强相，以MAX相金属为第三增强相。本发明制备通过加入Max相金属，与高熵合金共同作为铝合金基材的增强相，起到增强铝合金基材耐热性和耐磨性的作用；同时在制备高熵合金的过程中，选用合适的球磨剂，克服了高熵合金存在的润湿性差、界面结合不佳等问题，从而形成高硬度、高屈服强度以及具有一定延伸率等优异力学性能的铝合金材料。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种多相增强铝合金材料及其制备方法。
背景技术
颗粒增强铝基复合材料因具有较高的比强度、比刚度等优势在航空航天、交通等行业而受到广泛关注。高强度、高耐磨的陶瓷颗粒(如SiC、Al2O3、TiC等)是铝基复合材料中最常用的增强体，然而，陶瓷颗粒由于与铝基体间较差的润湿性、不匹配的热膨胀系数以及存在不良界面反应等问题，导致颗粒与基体间的界面结合较差，裂纹通常在界面处迅速扩展，最终使得陶瓷颗粒增强铝基复合材料的塑性较差。
高熵合金的迟滞扩散效应使得该类合金具有很好的耐腐蚀、耐高温、耐磨性能，这与陶瓷类非金属材料接近，但比陶瓷类材料有更好的强韧性，即高熵合金仍保留了金属合金的大部分特征，而且高熵合金保留了金属的晶格结构，与其他晶格常数接近的金属有很好的匹配关系，如果选择一个合适的高熵合金体系，作为铝基体合金的强化相，将非常有希望进一步提高铝合金的高温强度和耐摩擦磨损性能。
基于上述情况，本发明提出了一种多相增强铝合金材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多相增强铝合金材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种多相增强铝合金材料，所述多相增强铝合金材料以铝合金或纯铝为基材，以FeCoNiCrMn高熵合金为第一增强相，以碳化钽(TaC)为第二增强相，以MAX相金属为第三增强相。
优选地，所述多相增强铝合金材料由以下重量百分比的原料组成：FeCoNiCrMn高熵合金14～18wt％、碳化钽(TaC)0.6～0.8wt％、MAX相金属0.2～0.4wt％，余量为铝合金或纯铝基材。
优选地，所述MAX相金属包括钛锡碳(Ti2SnC)、钛硅碳(Ti3SiC2)、二钛铝碳(Ti2AlC)、三钛铝碳(Ti3AlC2)的其中一种。
优选地，所述MAX相金属为钛硅碳(Ti3SiC2)。
优选地，所述钛硅碳(Ti3SiC2)的比表面积为11.20m2/g，平均粒径为9.10μm，CAS号为12202-82-3。
优选地，所述碳化钽(TaC)的比表面积为25m2/g，平均粒径为500～600nm。
优选地，所述FeCoNiCrMn高熵合金通过以下方法制备而成：在氩气为保护气体的氛围下，将Fe、Co、Ni、Cr、Mn五种金属元素粉末按照等摩尔比配制，采用球磨机机械合金化的方法制备而成；球磨时间为10～20h，转速为280～360r/min；球料比为5:1。
优选地，在机械合金化球磨前加入球磨剂，所述球磨剂为正己烷与正丙醇的组合物，正己烷与正丙醇的体积比例为1:1，用量为与FeCoNiCrMn的合金粉末质量比98～99％：1～2％。
优选地，所述Fe、Co、Ni、Cr、Mn五种金属元素粉末的平均粒径为200～300mn，纯度≥99.8％。
本发明还提供一种多相增强铝合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在氩气为保护气体的氛围下，将铁、钴、镍、铬和锰粉按等摩尔比混合后装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，同时加入按FeCoNiCrMn的合金粉末质量比98～99％：1～2％加入球磨剂(50％正己烷与50％正丙醇)，采用行星式球磨机，球磨时间为30～36h，转速为280～300r/min；球料比为5:1，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末；
(2)将FeCoNiCrMn高熵合金粉末、MAX相金属粉、碳化钽粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为350～400r/min，球磨5～6h后得到增强相复合粉末；
(3)将增强相复合粉末与铝合金基材粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为120～160r/min，球磨5～6h后得到多相增强铝合金粉末；
(4)将多相增强铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以140～150℃/min的升温速率升温至1050～1150℃，在升温的同时对增强相复合粉末施加压力，压力值为40～60MPa；在此温度和压力下保持10～15min，然后随炉冷却，获得多相增强铝合金粉末材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明制备通过加入Max相金属，与高熵合金共同作为铝合金基材的增强相，起到增强铝合金基材耐热性和耐磨性的作用；同时在制备高熵合金的过程中，选用合适的球磨剂，克服了高熵合金存在的润湿性差、界面结合不佳等问题，从而形成高硬度、高屈服强度以及具有一定延伸率等优异力学性能的铝合金材料。
2.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)在氩气为保护气体的氛围下，将铁、钴、镍、铬和锰粉按等摩尔比混合后装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，同时加入按FeCoNiCrMn的合金粉末质量比98％：2％加入球磨剂(50％正己烷与50％正丙醇)，采用行星式球磨机，球磨时间为30h，转速为300r/min；球料比为5:1，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末；
(2)将FeCoNiCrMn高熵合金粉末、MAX相金属粉、碳化钽粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为350r/min，球磨6h后得到增强相复合粉末；
(3)将增强相复合粉末与铝合金基材粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为120r/min，球磨6h后得到多相增强铝合金粉末；
(4)将多相增强铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以140℃/min的升温速率升温至1050℃，在升温的同时对增强相复合粉末施加压力，压力值为40MPa；在此温度和压力下保持15min，然后随炉冷却，获得多相增强铝合金粉末材料。
实施例2
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)在氩气为保护气体的氛围下，将铁、钴、镍、铬和锰粉按等摩尔比混合后装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，同时加入按FeCoNiCrMn的合金粉末质量比99％：1％加入球磨剂(50％正己烷与50％正丙醇)，采用行星式球磨机，球磨时间为36h，转速为280r/min；球料比为5:1，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末；
(2)将FeCoNiCrMn高熵合金粉末、MAX相金属粉、碳化钽粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为400r/min，球磨5h后得到增强相复合粉末；
(3)将增强相复合粉末与铝合金基材粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为160r/min，球磨5h后得到多相增强铝合金粉末；
(4)将多相增强铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以150℃/min的升温速率升温至1150℃，在升温的同时对增强相复合粉末施加压力，压力值为60MPa；在此温度和压力下保持10min，然后随炉冷却，获得多相增强铝合金粉末材料。
实施例3
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)在氩气为保护气体的氛围下，将铁、钴、镍、铬和锰粉按等摩尔比混合后装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，同时加入按FeCoNiCrMn的合金粉末质量比99％：1％加入球磨剂(50％正己烷与50％正丙醇)，采用行星式球磨机，球磨时间为36h，转速为300r/min；球料比为5:1，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末；
(2)将FeCoNiCrMn高熵合金粉末、MAX相金属粉、碳化钽粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为400r/min，球磨6h后得到增强相复合粉末；
(3)将增强相复合粉末与铝合金基材粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为160r/min，球磨6h后得到多相增强铝合金粉末；
(4)将多相增强铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以150℃/min的升温速率升温至1150℃，在升温的同时对增强相复合粉末施加压力，压力值为60MPa；在此温度和压力下保持15min，然后随炉冷却，获得多相增强铝合金粉末材料。
对比例1
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，使用碳化钛替代MAX相金属，其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例2
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，MAX相金属为钛锡碳(Ti2SnC)，其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例3
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，MAX相金属为二钛铝碳(Ti2AlC)，其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例4
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，MAX相金属为三钛铝碳(Ti3AlC2)，其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例5
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，使用的球磨剂为100％正己烷，其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例6
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，使用的球磨剂为100％正丙醇，其余步骤制备步骤同实施例3。
表1
多相增强铝合金材料性能评价
按照GB/T228-2010(金属材料拉伸试验室温试验方法)对实施例1～3与对比例1～6制备的铝合金材料分别进行屈服强度、维氏硬度与延伸率等测试，结果见表2。同时对实施例1～3与对比例1～4进行强度失效温度测试，结果见表3。
表2
表3
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种多相增强铝合金材料，其特征在于，所述多相增强铝合金材料以铝合金或纯铝为基材，以FeCoNiCrMn高熵合金为第一增强相，以碳化钽(TaC)为第二增强相，以MAX相金属为第三增强相。
2.根据权利要求1所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述多相增强铝合金材料由以下重量百分比的原料组成：FeCoNiCrMn高熵合金14～18wt％、碳化钽(TaC)0.6～0.8wt％、MAX相金属0.2～0.4wt％，余量为铝合金或纯铝基材。
3.根据权利要求2所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述MAX相金属包括钛锡碳(Ti2SnC)、钛硅碳(Ti3SiC2)、二钛铝碳(Ti2AlC)、三钛铝碳(Ti3AlC2)的其中一种。
4.根据权利要求3所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述MAX相金属为钛硅碳(Ti3SiC2)。
5.根据权利要求4所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述钛硅碳(Ti3SiC2)的比表面积为11.20m2/g，平均粒径为9.10μm。
6.根据权利要求2所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述碳化钽(TaC)的比表面积为25m2/g，平均粒径为500～600nm。
7.根据权利要求2所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述FeCoNiCrMn高熵合金通过以下方法制备而成：在氩气为保护气体的氛围下，将Fe、Co、Ni、Cr、Mn五种金属元素粉末按照等摩尔比配制，采用球磨机机械合金化的方法制备而成；球磨时间为10～20h，转速为280～360r/min；球料比为5:1。
8.根据权利要求7所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，所述Fe、Co、Ni、Cr、Mn五种金属元素粉末的平均粒径为200～300mn，纯度≥99.8％。
9.根据权利要求7所述的多相增强铝合金材料，其特征在于，在机械合金化球磨前加入球磨剂，所述球磨剂为正己烷与正丙醇的组合物，正己烷与正丙醇的体积比例为1:1，用量为与FeCoNiCrMn的合金粉末质量比98～99％：1～2％。
10.一种制备权利要求1～9任一所述多相增强铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在氩气为保护气体的氛围下，将铁、钴、镍、铬和锰粉按等摩尔比混合后装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，同时加入按FeCoNiCrMn的合金粉末质量比98～99％：1～2％加入球磨剂(50％正己烷与50％正丙醇)，采用行星式球磨机，球磨时间为30～36h，转速为280～300r/min；球料比为5:1，得到FeCoNiCrMn高熵合金粉末；
(2)将FeCoNiCrMn高熵合金粉末、MAX相金属粉、碳化钽粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为350～400r/min，球磨5～6h后得到增强相复合粉末；
(3)将增强相复合粉末与铝合金基材粉末装入不锈钢球磨罐，按球粉重量比5：1加入不锈钢球，不锈钢球分15mm、10mm、5mm三个尺寸，按质量比1：3：5称量大中小球，转速为120～160r/min，球磨5～6h后得到多相增强铝合金粉末；
(4)将多相增强铝合金粉末装入石墨模具中，再将石墨模具装入放电等离子烧结炉中，炉体抽真空，以140～150℃/min的升温速率升温至1050～1150℃，在升温的同时对增强相复合粉末施加压力，压力值为40～60MPa；在此温度和压力下保持10～15min，然后随炉冷却，获得多相增强铝合金粉末材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211195982.5A CN115491547B (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 一种多相增强铝合金材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211195982.5A CN115491547B (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 一种多相增强铝合金材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115491547A true CN115491547A (zh) | 2022-12-20 |
| CN115491547B CN115491547B (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=84471772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211195982.5A Active CN115491547B (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 一种多相增强铝合金材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115491547B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4318756A (en) * | 1978-11-14 | 1982-03-09 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales O.N.E.R.A. | Multi-phase metallic systems of the γ,γ', NBC type with improved structural stability |
| CN110846538A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种Ti2AlC增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN114645180A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-21 | 江苏大学 | 一种双相增强铝合金及其制备方法 |
| US20220212258A1 (en) * | 2019-05-13 | 2022-07-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method for manufacturing an aluminium alloy part by additive manufacturing and aluminium alloy part obtained according to the method |
-
2022
- 2022-09-28 CN CN202211195982.5A patent/CN115491547B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4318756A (en) * | 1978-11-14 | 1982-03-09 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales O.N.E.R.A. | Multi-phase metallic systems of the γ,γ', NBC type with improved structural stability |
| US20220212258A1 (en) * | 2019-05-13 | 2022-07-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method for manufacturing an aluminium alloy part by additive manufacturing and aluminium alloy part obtained according to the method |
| CN110846538A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种Ti2AlC增强铝基复合材料及其制备方法 |
| CN114645180A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-21 | 江苏大学 | 一种双相增强铝合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115491547B (zh) | 2023-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104862510B (zh) | 一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN110273092B (zh) | 一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法 | |
| CN108723371B (zh) | 一种高熵合金增强铝基复合材料的制备方法 | |
| Cheng et al. | Microstructure and mechanical properties of FeCoCrNiMn high-entropy alloy produced by mechanical alloying and vacuum hot pressing sintering | |
| CN112647009A (zh) | 一种高强度高耐磨性中熵合金及其制备方法 | |
| CN104451277B (zh) | 铬铝合金靶材及其制备方法 | |
| CN109338172A (zh) | 一种高熵合金增强的2024铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN110004348B (zh) | 一种石墨烯增强高熵合金复合材料及其制备方法 | |
| CN113337746B (zh) | 一种碳化物增强高熵合金复合材料的制备方法 | |
| CN108179317B (zh) | 一种700℃用高性能易加工钛材的制备方法 | |
| CN111334697B (zh) | 一种W-Ta-Mo-Nb-C高温高熵合金及其制备方法 | |
| CN106967900A (zh) | 一种钛基金属玻璃颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN109897991B (zh) | 一种高熵晶界修饰的纳米晶合金粉末及其制备方法 | |
| CN114645180B (zh) | 一种双相增强铝合金及其制备方法 | |
| CN112593123B (zh) | 一种锆基非晶颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN108546863A (zh) | 一种多主元高温合金及其制备方法 | |
| CN111705252A (zh) | 一种Al2O3纳米颗粒增强CrCoNi中熵合金基复合材料及制备方法 | |
| CN111118379B (zh) | 一种Co粘结的TiZrNbMoTa难熔高熵合金及其制备方法 | |
| CN105063394A (zh) | 一种钛或钛合金材料的制备方法 | |
| CN113549801A (zh) | 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法 | |
| CN111235452A (zh) | 一种Ti(C,N)基硬质合金材料及其制备方法 | |
| US3787205A (en) | Forging metal powders | |
| CN104357783A (zh) | 热喷涂用钛铝合金粉体材料及其制备方法 | |
| CN114309625A (zh) | 一种高熵合金增强铝基复合材料的制备方法及产品 | |
| CN115491547B (zh) | 一种多相增强铝合金材料及其制备方法 |
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 |