CN116377273A - 一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 - Google Patents
一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116377273A CN116377273A CN202211723694.2A CN202211723694A CN116377273A CN 116377273 A CN116377273 A CN 116377273A CN 202211723694 A CN202211723694 A CN 202211723694A CN 116377273 A CN116377273 A CN 116377273A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- melt
- titanium carbide
- nano
- yof
- 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.)
- Pending
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 115
- -1 YOF modified aluminum Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 39
- 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 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 20
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- QSGNKXDSTRDWKA-UHFFFAOYSA-N zirconium dihydride Chemical compound [ZrH2] QSGNKXDSTRDWKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000568 zirconium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 3
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910012375 magnesium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 claims description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N [Y].FOF Chemical compound [Y].FOF CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 abstract 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
-
- 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
- C22C1/08—Alloys with open or closed pores
-
- 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
-
- 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
- C22C32/0005—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 at least one oxide and at least one of carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝。通过在熔体中加入氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的混粉，提高了纳米碳化钛和铝液的润湿性，增强纳米碳化钛和反应产物纳米氟氧化钇粒子在铝熔体中的分散效果，同时，两种第二相粒子还具有一定的弥散强化效果及细化晶粒作用。将预处理后的铝熔体用于泡沫铝的制备，相应的泡沫铝中稳定剂的添加量会减少，同时增加了两种纳米粒子的铝基体强度会使泡沫铝的性能得到一定的改善。
Description
技术领域
本发明涉及铝基复合材料技术领域，具体涉及一种TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，及该铝熔体制备的中孔径纳米颗粒增强泡沫铝。
背景技术
泡沫铝作为一种发展迅速的结构功能材料，具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声降噪、吸声吸震同时又轻质高强的优点。在航空航天、汽车、轨道交通、建筑建材等领域均具有广阔的应用前景。泡沫铝虽然具有一定的压缩强度，同时具有较长的应力平台，但对于有更高强度要求的使用场景(例如航空航天)，现有技术水平并不能满足。因此以陶瓷相为代表的各种强化手段都被用来提高泡沫铝基体的强度性能，但由于陶瓷颗粒与铝液的润湿性不好，纳米尺度(粒度低于50μm)的第二相粒子非常容易发生凝并和团聚，使得第二相强化效果往往达不到预期。因此本发明提出了一种基于化学融合法的第二相添加方法，并基于此制备方法制备的熔体进行泡沫铝的制备。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，通过对铝熔体进行预处理使碳化钛颗粒尽可能保持纳米尺度和弥散分布形态，最大程度提升第二相粒子的强化作用；同时还提供了一种TiC和YOF增强泡沫铝复合材料的制备方法，将预处理后的铝熔体用于泡沫铝的制备，在保持发泡处理后的纳米碳化钛颗粒的弥散分布形态同时，将获得提升的基体力学性能保留在泡沫铝成品中。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化钇、纳米碳化钛和过量的四氟铝酸钠(NaAlF4)粉末放入无水乙醇中通过超声波处理混合均匀，得到混合液。四氟铝酸钠作为反应物与氧化钇反应(2Y2O3+NaAlF4→4YOF+NaAlO2)，同时需要与氧化铝层(Al2O3(晶体)+F-＝3O2-(l)+2AlF3(l))发生反应，因此配比上应过量。反应后剩余的部分NaAlF4对铝熔体及泡沫铝的制备影响较小，而且还会对熔体的粘度产生一定的提高作用，有利于泡沫铝的稳定制备。优选地，纳米氧化钇、纳米碳化钛和四氟铝酸钠(NaAlF4)粉末按1:2:5至1:2:7质量比混合。超声波振动处理溶液10-15min。
(2)将混合液在100-200℃真空保温完全脱去乙醇，得到氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉。
(3)将高纯铝加热熔融得到铝液，待铝液温度稳定在780-810℃，向铝液中分批次缓慢加入氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉，得到含有弥散分布强化相的铝熔体，预混粉的质量分数优选为铝液的10-12％。需要注意的是，此加热温度要避开740-770℃这一铝与碳化钛反应程度最大的温度区间，避免生成过多的有害产物Al3Ti和Al4C，这类反应会减少纳米碳化钛在基体中的有效含量。具体地，将高纯铝放入电阻炉的陶瓷坩埚中进行加热。优选地，整个加入过程需要分次进行，每批次预混粉采用铝箔纸包覆。
在预混粉加入到铝液中时，需要一直以缓慢的速度对铝熔体进行搅拌，直至预混粉全部与铝熔体润湿，搅拌速度一般选在100-200rpm之间，搅拌时间约20-40min，需要注意的是，搅拌速度和时间并不是无限的，合适的搅拌时间与搅拌速度对碳化钛和氟氧化钇颗粒在铝熔体中的均匀分布非常关键。速度过慢，时间过短，则这两种第二相颗粒很难分散均匀，而过长的搅拌时间又会加剧铝熔体的吸气和氧化。
为了便于保存可以将含有弥散分布强化相的铝熔体冷却凝固得到铝锭，使用时将铝锭加热熔融再次得到含有弥散分布强化相的铝熔体。
本发明采用超声波处理后的纳米氧化钇、纳米碳化钛和四氟化铝钠的预混粉，从铝熔体表面缓慢加入。利用四氟铝酸钠与氧化铝良好的润湿性，快速溶解掉铝熔体表面形成氧化铝薄膜层，使碳化钛颗粒和反应生成的氟氧化钇(YOF)直接与铝液接触。由于纳米氟氧化钇与铝液的润湿性很好同时具有较大的表面能，与铝熔体接触后被会被紧紧包覆而不容易发生团聚，因此分布地更加分散，产生更好的第二相强化效果。氧化钇颗粒与四氟铝酸钠发生化学反应时，还会向周围放热形成局部高温区，可以提高高温区内碳化钛与铝液的润湿性，促使纳米碳化钛粒子在基体中稳定存在，改善纳米碳化钛粒子的形态和分布情况。因此通过这种预处理的方式可以有效减少两种第二相强化粒子的团聚现象。在最终冷却过程中，两种纳米粒子作为分散的异质形核位点可以有效抑制α-Al枝晶的生长，使其向近圆形晶粒转变，第二相粒子提供了大量的形核位置在增加了晶粒数量同时细化了晶粒；纳米粒子在界面处会产生钉扎作用，增加固液界面移动的阻力，阻碍晶粒的长大，具有很好的晶粒细化作用。从实际结果看，两种纳米粒子的复合晶粒细化效果要大大优于单一纳米碳化钛颗粒的强化效果。
本发明涉及的一种TiC和YOF增强泡沫铝复合材料的制备方法，得到的含有弥散分布强化相的铝熔体从陶瓷坩埚中转移至铁质坩埚中降温至680-700℃；加入0.8-3％wt的增粘剂并搅拌；经过这个过程后，熔体会发生一定的升温，待熔体冷却至660-680℃，加入1-1.8％的发泡剂，保持炉温在660-690℃，提高搅拌速度；搅拌完成后，保温发泡，随后将坩埚移出，冷却凝固。
具体地，得到的含有弥散分布强化相的铝熔体从陶瓷坩埚中转移至铁质坩埚中降温至680-700℃；加入0.8-3％wt的增粘剂，800rpm搅拌10-15min；将熔体冷却至660-680℃，加入1-1.8％的发泡剂，保持炉温在660-690℃，提高搅拌速度至1400-2000rpm，进行5-10min充分搅拌；搅拌完成后，保温3-7min进行发泡，随后将坩埚移出，空冷或水冷至室温。
具体地，增粘剂包括但不限于金属钙颗粒、碳化硼、金属镁等。
具体地，发泡剂包括但不限于氢化钛(TiH2)颗粒、氢化锆(ZrH2)颗粒、氢化镁(MgH2)颗粒等。
本发明涉及的纳米TiC颗粒和YOF增强泡沫铝复合材料的孔径小于3mm，孔隙率在52％～78％，密度在0.83～1.72g/cm3，形成性能优异的中孔径泡沫铝复合材料。其压缩屈服强度达到26MPa，是微米级陶瓷颗粒增强泡沫铝复合材料的3-10倍，随着优化纳米TiC颗粒和YOF的比例调整，力学性能还能得到继续增强，例如，优选当纳米TiC颗粒和YOF的质量比例为1.6:1时，屈服强度可以达到22MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过在碳化钛和四氟化铝钠中加入氧化钇，生成的纳米氟氧化钇不但可以作为一种第二相强化粒子，更为重要的能够改变碳化钛在铝液中的团聚问题，得到含有弥散分布强化相的铝熔体；
(2)将含有弥散分布强化相的铝熔体用于泡沫铝的制备，对基体的强化作用明显，所制备的泡沫铝产品强度提升较大；
(3)同时该工艺所采用的原材料成本低廉，采用的设备简单易得，生产工艺流程较短，可推广进行大规模工业化生产。
附图说明
图1为实施例1铝熔体预处理后直接冷却切片的扫描电镜照片。
图2为实施例1制备方法得到的中孔径泡沫铝的光学照片。
图3为对比例1制备方法得到的泡沫铝的扫描电镜照片。
图4为对比例1制备方法得到的泡沫铝的光学照片。
图5为实施例1(TiC-YOF)和对比例1(O)制备的泡沫铝的性能对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步说明。
本发明采用的氧化钇粒径60-70nm粒径纯度高于99.6％，碳化钛粒径60-80nm纯度高于99％，NaAlF4粉末为分析纯，无水乙醇纯度高于99.7％，氢化钛纯度99.5％以上粒度300目左右。
实施例1：
本实施例涉及的一种TiC和YOF增强泡沫铝复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将12g粒径60nm的Y2O3纤维(纯度99.8％)与24g粒径80nm的TiC粉末(纯度99.9％)依次放入无水乙醇(纯度99.7％)中，再加入82g NaAlF4粉末(纯度98％)，将装有混合液的烧杯放到超声波清洗机中处理12min，得到混合液；(纳米氧化钇、纳米碳化钛和四氟铝酸钠粉末质量比为1:2:6.8)
(2)然后将混合液放入真空干燥箱，升温至145℃保温20h完全去除无水乙醇，得到含有氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉。
(3)将高纯铝(纯度99.9％)(预混粉占铝粉10wt％)放入电阻炉的陶瓷坩埚中，设置35min升温至790℃，开始对铝液以800rpm进行搅拌，打开炉盖，分批次缓慢而均匀地加入铝箔纸包覆的预混粉并在120rpm搅拌20min将预混粉均匀分散在铝液中，得到含有弥散分布强化相的铝熔体。将坩埚取出空冷至室温，铝熔体凝固。取出铝锭芯部样品，制样后用扫描电镜观察其组织(见图1)，可以看到90-130nm的片状TiC和40-60nm的圆粒状YOF。
(4)将已经均匀分散了强化相的预制铝熔体转移至铁制坩埚中，冷却至680℃，在铝熔体中加入1.5wt％Ca并搅拌10min；将含有强化相的预制铝熔体冷却至660℃，在该铝熔体中添加1wt％的TiH2并在2000rpm转速下搅拌5min；保持炉温在660℃，将熔体保温5min后，将铁制坩埚取出，空冷至凝固得到纳米TiC颗粒和YOF增强泡沫铝复合材料。冷却后切割，所得试样截面如图2所示。经过测试：纳米TiC颗粒和YOF增强泡沫铝复合材料孔径小于3mm，孔隙率可以控制在50％～85％，是一种性能优异的中孔径泡沫铝复合材料。其压缩屈服强度达到22MPa。
实施例2：
本实施例涉及的一种TiC和YOF增强泡沫铝复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将12g粒径60nm的Y2O3纤维(纯度99.8％)与24g粒径80nm的TiC粉末(纯度99.9％)依次放入无水乙醇(纯度99.7％)中，再加入60g NaAlF4粉末(纯度98％)，将装有混合液的烧杯放到超声波清洗机中处理15min，得到混合液；(纳米氧化钇、纳米碳化钛和四氟铝酸钠粉末质量比为1:2:5)
(2)然后将混合液放入真空干燥箱，升温至100℃保温20h完全去除无水乙醇，得到含有氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉。
(3)将高纯铝(纯度99.9％)(预混粉占铝粉12wt％)放入电阻炉的陶瓷坩埚中，设置35min升温至810℃，开始对铝液以800rpm进行搅拌，打开炉盖，分批次缓慢而均匀地加入铝箔纸包覆的预混粉并在200rpm搅拌20min将预混粉均匀分散在铝液中，得到含有弥散分布强化相的铝熔体。
(4)将已经均匀分散了强化相的预制铝熔体转移至铁制坩埚中，冷却至700℃，在铝熔体中加入3wt％碳化硼并搅拌10min；将含有强化相的预制铝熔体冷却至680℃，在该铝熔体中添加1.8wt％的ZrH2并在2000rpm转速下搅拌5min；保持炉温在690℃，将熔体保温5min后，将铁制坩埚取出，空冷至凝固得到纳米TiC颗粒和YOF增强泡沫铝复合材料。
对比例：
一种泡沫铝的制备方法：将高纯铝(纯度99.9％)放入电阻炉的坩埚中，设置35min升温至790℃，开始对铝液以800rpm进行搅拌，冷却至680℃，在铝熔体中加入1.5wt％Ca并搅拌10min；然后冷却至660℃添加1wt％的TiH2并在2000rpm转速下搅拌5min；保持炉温在660℃，将熔体保温5min后，将铁制坩埚取出，空冷至凝固得到泡沫铝。
Claims (7)
1.一种TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化钇、纳米碳化钛和过量的四氟铝酸钠粉末放入无水乙醇中通过超声波处理混合均匀，得到混合液；
(2)将混合液在100-200℃真空保温完全脱去乙醇，得到氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉；
(3)将高纯铝加热熔融得到铝液，待铝液温度稳定在780-810℃，向铝液中分批次缓慢加入氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉，得到含有弥散分布强化相的铝熔体，预混粉的质量分数优选为铝液的10-12％。
2.根据权利要求1所述的TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中纳米氧化钇、纳米碳化钛和四氟铝酸钠(NaAlF4)粉末按1:2:5至1:2:7质量比混合。
3.根据权利要求1所述的TiC和YOF改性的铝熔体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中向铝液中分批次缓慢加入铝箔纸包覆的氧化钇、碳化钛和四氟铝酸钠的预混粉，在预混粉加入到铝液中时，需要一直以缓慢的速度对铝熔体进行搅拌，直至预混粉全部与铝熔体润湿，搅拌速度一般选在100-200rpm之间，搅拌时间约20-40min。
4.一种中孔径纳米颗粒增强泡沫铝，其特征在于，制备方法为：将含有弥散分布强化相的铝熔体从陶瓷坩埚中转移至铁质坩埚中降温至680-700℃；加入0.8-3％wt的增粘剂并搅拌；经过这个过程后，熔体会发生一定的升温，待熔体冷却至660-680℃，加入1-1.8％的发泡剂，保持炉温在660-690℃，提高搅拌速度；搅拌完成后，保温发泡，随后将坩埚移出，冷却凝固。
5.根据权利要求4所述的中孔径纳米颗粒增强泡沫铝，其特征在于，增粘剂为金属钙颗粒、碳化硼或金属镁。
6.根据权利要求4所述的中孔径纳米颗粒增强泡沫铝，其特征在于，发泡剂为氢化钛颗粒、氢化锆颗粒或氢化镁颗粒。
7.根据权利要求4所述的中孔径纳米颗粒增强泡沫铝，其特征在于，泡沫铝孔径小于3mm，孔隙率在52％～78％，密度在0.83～1.72g/cm3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211723694.2A CN116377273A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211723694.2A CN116377273A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116377273A true CN116377273A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86960359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211723694.2A Pending CN116377273A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116377273A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117026026A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-11-10 | 南通众福新材料科技有限公司 | 一种基于再生铝的高延伸率铝合金材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-30 CN CN202211723694.2A patent/CN116377273A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117026026A (zh) * | 2023-08-28 | 2023-11-10 | 南通众福新材料科技有限公司 | 一种基于再生铝的高延伸率铝合金材料及其制备方法 |
| CN117026026B (zh) * | 2023-08-28 | 2024-02-23 | 南通众福新材料科技有限公司 | 一种基于再生铝的高延伸率铝合金材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240060156A1 (en) | Method for preparing nano-phase reinforced nickel-based high-temperature alloy using micron ceramic particles | |
| WO2022041258A1 (zh) | 一种用于3d打印的纳米陶瓷金属复合粉末及应用 | |
| WO2019178934A1 (zh) | 一种新能源汽车用原位纳米强化铝合金轮毂及制造方法 | |
| US11761059B2 (en) | Preparation method of in-situ ternary nanoparticle-reinforced aluminum matrix composite | |
| CN110052615A (zh) | 一种选区激光熔化制备高强铝合金的方法 | |
| CN112941358B (zh) | 一种石墨烯增强Mg-Al-Zn合金的制备方法 | |
| CN116377273A (zh) | 一种TiC和YOF改性的铝熔体及其制备方法和中孔径纳米颗粒增强泡沫铝 | |
| CN112301298B (zh) | 一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN109385551A (zh) | 一种涂覆氧化钛/氧化石墨烯增强含铝镁基材料制备方法 | |
| CN114836644A (zh) | 一种MXenes金属复合材料的制备方法 | |
| Lu et al. | Preparation of closed-cell Mg foams using SiO2-coated CaCO3 as blowing agent in atmosphere | |
| CN112251646A (zh) | 内生纳米复合陶瓷颗粒的钛合金粉体及其制备方法和应用 | |
| CN1195088C (zh) | 反应球磨制备原位增强镁基复合材料的工艺 | |
| CN114749679A (zh) | 一种多孔框架结构增强镁基复合材料及其制备方法 | |
| CN113045318B (zh) | 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法 | |
| Liu et al. | Preparation, growth mechanism, and application of Mg2B2O5 whiskers: A review | |
| CN104532031B (zh) | 一种纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法 | |
| CN101705405B (zh) | 镁基球形准晶中间合金及其制备方法 | |
| Nath et al. | SHS amidst other new processes for in-situ synthesis of Al-matrix composites: A review | |
| CN114875278B (zh) | Ti-Al系梯度复合材料及其制备方法 | |
| CN113528910A (zh) | 一种石墨烯增强稀土镁基复合材料及其制备方法 | |
| CN104513907B (zh) | 一种基于机械搅拌制备纳米氧化铝颗粒强化铝基复合材料的方法 | |
| CN116005039B (zh) | 一种泡沫铝及其制备方法 | |
| CN101831564B (zh) | 一种用原位反应制备TiAl3增强铝基复合材料的方法 | |
| CN116732402B (zh) | 一种纳米颗粒细化镁钇中间合金及其制备方法 |
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 |