CN1289702C - 氮化硼/铝基复合材料制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种氮化硼/铝基复合材料制备工艺，用于金属材料领域。本发明在惰性气体保护下采用电磁搅拌进行熔炼，工艺步骤：将经表面处理后的BN粉与铝粉混匀、烘干；加入基体合金全部熔化后即加入混匀后的粉末，开始电磁搅拌；加入Mg，静置后将熔体浇入锭模，即获得氮化硼增强铝基复合材料。本发明工艺在惰性气体保护下采用电磁搅拌进行熔炼可大大减少铝熔体的氧化，降低生成有害氧化夹杂物及熔体吸气的机率，提高熔体质量；利用电磁搅拌可提高搅拌效率，使BN颗粒有效均匀地分散在铝熔体中，制备出颗粒分布均匀的复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于金属材料技术领域的颗粒增强铝基复合材料制备工艺，特别是一种外加氮化硼微粒增强铝基复合材料及其制备工艺。
背景技术
氮化硼(BN)以其独特的特点，如与石墨相似的晶体结构、低的热膨胀系数、较大的导热率、耐热冲击性能好等，作为复合材料中的增强相，近些年来受到复合材料界越来越多的关注。但陶瓷材料与金属的润湿性普遍都比较差，BN亦是如此，这严重制约了氮化硼/铝基复合材料的应用。
经文献检索发现：Yijun Du等在《Scripta Materialia》Vol.36，No.1：P7～14，1997年发表的文章“BN/Al composite formation by high-energy ball milling”(高能球磨法制备BN/Al复合材料)，该文章介绍了在氩气保护下将BN粉和Al粉高能球磨，经600℃、60MPa热压烧结，然后将所得锭料在550℃挤压获得BN含量为20％的复合材料，挤压比为20∶1。虽然通过该方法可以制备出BN/Al复合材料，但是还存在着一些不足之处，如性能比较脆，氮化硼与铝的结合性仍需进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足和缺陷，提供一种氮化硼/铝基复合材料制备工艺，在惰性气体保护下通过电磁搅拌铸造并加入合金元素镁，使其有效的改善BN与Al之间的润湿性及其在铝熔体中的分布，为铝基复合材料的发展提供了实验基础。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明制备工艺，在氩气或氮气保护下采用电磁搅拌进行熔炼，包括以下步骤：
(1)将经表面处理后的BN粉与铝粉混匀、烘干；
(2)加入基体合金全部熔化后即加入混匀后的粉末，开始电磁搅拌；
(3)加入Mg，静置后将熔体浇入锭模，即获得氮化硼增强铝基复合材料。
本发明方法中，所述的惰性气体包括：氩气、氮气。
步骤(1)中，Al粉与BN粉重量比为1∶1～4∶1，烘干温度在150℃～300℃范围内保温烘干2～5小时。
步骤(2)中，熔炼温度为700℃～850℃，搅拌时间为10分钟～60分钟。
步骤(3)中，加Mg时熔体温度为700℃～760℃，静置时间为5～30分钟，浇注温度700℃～760℃。
与其它工艺相比，本发明采用惰性气体保护可大大减少铝熔体的氧化，降低生成有害氧化夹杂物及熔体吸气的机率，提高熔体质量；利用电磁搅拌可提高搅拌效率，使BN颗粒有效均匀地分散在铝熔体中，制备出颗粒分布均匀的BN/Al复合材料。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例，对本发明作进一步的理解：
实施例1
制备基体为纯铝的BN/Al复合材料，制备过程如下：
在氩气保护下将纯铝熔化，熔炼温度达到700℃，加入150℃烘干5小时的Al粉和BN粉(重量比1∶1)，保温搅拌10分钟后加入镁，静置5分钟熔体温度至700℃后，浇入锭模即得BN/Al复合材料。将所制备的复合材料制成标准拉伸试棒，抗拉强度为160～200MPa。
实施例2
制备的基体合金为ZL101的BN/Al复合材料，制备过程如下：
在氮气保护下将ZL101合金熔化，熔炼温度达到820℃，加入230℃烘干3.5小时的Al粉和BN粉(重量比2.5∶1)，搅拌40分钟，熔体温度降至730℃后，加入镁，保温静置20分钟浇入锭模即得BN/Al复合材料。将所制备的复合材料制成标准拉伸试棒，T6处理后进行拉伸试验，抗拉强度为255～290MPa。
实施例3
制备基体为ZL204A的BN/Al复合材料，制备过程如下：
在氩气保护下将ZL204A合金熔化，熔炼温度达到850℃，加入300℃烘干2小时的Al粉和BN粉(重量比4∶1)，搅拌60分钟，熔体温度降至760℃，加入镁保温静置30分钟后，浇入锭模即得BN/Al复合材料。将所制备的复合材料制成标准拉伸试棒，T6处理后进行拉伸试验，抗拉强度为390～450MPa。
Claims (1)
1、一种氮化硼/铝基复合材料制备工艺，其特征在于，在氩气或氮气保护下采用电磁搅拌进行熔炼，包括以下步骤：
(1)将经表面处理后的BN粉与铝粉按重量比1∶1～4∶1混匀、烘干；烘干温度为150℃～300℃，烘干时间2～5小时；
(2)熔化后的基体合金温度为700℃～850℃时，即加入混匀后的粉末，开始电磁搅拌，搅拌时间为10分钟～60分钟；
(3)熔体温度为700℃～760℃时加入Mg，静5～30分钟后将熔体浇入锭模，即获得氮化硼增强铝基复合材料。
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