專利名稱：一種原位Al₂O₃顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高等諸多優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用于航空、航天及汽車制造等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的外加顆粒增強(qiáng)體與金屬基體之間存在潤(rùn)濕性差、結(jié)合不良或界面脆性等一系列問題，從而限制了該類材料的推廣與應(yīng)用。原位合成法具有界面結(jié)合良好、 無污染及潤(rùn)濕性好等優(yōu)點(diǎn)，但受冶金溫度和反應(yīng)時(shí)間的影響較大，且獲得的復(fù)合材料不理想。隨著半固態(tài)成形技術(shù)和理論的發(fā)展與成熟，原位合成與半固態(tài)成形技術(shù)的結(jié)合為新型材料制備技術(shù)的發(fā)展指弓I 了一個(gè)新的方向。近液相線法是一種在合金液相線附近進(jìn)行恒溫保溫，精確控制冷卻過程，以獲得均勻細(xì)小的等軸晶。該方法適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)制備原位鋁基復(fù)合材料半固態(tài)漿料，工藝操作簡(jiǎn)單，制備成本低廉。與液態(tài)成型相比，半固態(tài)成型較為平穩(wěn)，無渦流和噴射，減少了夾雜、卷氣、宏觀偏析，降低了凝固收縮和成型溫度，增強(qiáng)顆粒在基體內(nèi)分布均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，首先將Al-Si-Cu合金錠放入熔化爐內(nèi)加熱到780 8000C，并在此溫度靜置20 30 min后，將質(zhì)量百分比為I. 0% 5. 0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干處理并用鋁箔包覆，加入到熔體中，保溫lOmin，然后將超聲變幅桿伸入合金熔體中，超聲10 20min，超聲功率為150W 300W，然后快速降溫至580 590°C保溫10 20min，得到原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料。所述Al粉和B2O3粉混合粉末的質(zhì)量百分比為I :1，Al-Si-Cu合金中Si的質(zhì)量百分比為10. 5% 11. 5%，Cu的質(zhì)量百分比為3. 0% 3. 5%，余量為Al。本發(fā)明的技術(shù)效果是得到的原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)成形要求，而且工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，操作方便，且無三廢污染。


圖I為本發(fā)明所述的原位鋁基復(fù)合材料的半固態(tài)組織的XRD。圖2為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例I條件下原位Al2O顆粒增強(qiáng)3A1-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織形貌。圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例2條件下原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織形貌。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。圖I為加入Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末制備的原位Al2O3顆粒增強(qiáng) Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織的XRD圖譜,可看出其原位生成了 Al2O3顆粒。本實(shí)施例中所述的原位Al2O顆粒增強(qiáng)3A1-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料,是通過原位合成與近液相線法制備的，其中Al2O3的含量為I. O 5. Owt. %。實(shí)施實(shí)例I
將Al粉和B2O3粉按質(zhì)量比I :1混合后球磨，制成預(yù)制塊并破碎成粉末備用。將 Al-Si-Cu鋁合金錠放入坩堝中過熱至800°C，在此溫度靜置20 min后，用鐘罩壓入鋁箔包覆的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的混合粉末，保溫IOmin后將超聲變幅桿探頭置于熔體液面下，對(duì)熔體施加超聲作用，超聲時(shí)間為lOmin，功率為200W。超聲作用結(jié)束時(shí)，快速降溫至580°C保溫處理IOmin后，即可獲得內(nèi)生顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料半固態(tài)漿料，見圖2。實(shí)施實(shí)例2
將Al粉和B2O3粉按質(zhì)量比I :1混合后球磨，制成預(yù)制塊并破碎成粉末備用。將 Al-Si-Cu鋁錠放入坩堝中過熱至800°C，在此溫度靜置20 min后，用鐘罩壓入鋁箔包覆的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的混合粉末，保溫IOmin后將超聲變幅桿探頭置于熔體液面下，對(duì)熔體施加超聲作用，超聲時(shí)間為20min，功率為300W。超聲作用結(jié)束時(shí)，快速降溫至585°C保溫處理 20min后，即可獲得內(nèi)生顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料半固態(tài)漿料，見圖3。從圖1、2、3中可以看出，采用本發(fā)明得到的原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)成形要求，而且工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，操作方便， 且無三廢污染。
權(quán)利要求
1.一種原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法，其特征在于 首先將Al-Si-Cu合金錠放入熔化爐內(nèi)加熱到780 800°C，并在此溫度靜置20 30 min 后，將質(zhì)量百分比為I. 0% 5. 0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干處理并用鋁箔包覆，加入到熔體中，保溫lOmin，然后將超聲變幅桿伸入合金熔體中，超聲10 20min， 超聲功率為150W 300W，然后快速降溫至580 590°C保溫10 20min，得到原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法，其特征是所述Al粉和B2O3粉混合粉末的質(zhì)量百分比為I :1，Al-Si-Cu合金中Si 的質(zhì)量百分比為10. 5% 11. 5%，Cu的質(zhì)量百分比為3. 0% 3. 5%，余量為Al。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法。制備方法為:首先將Al-Si-Cu合金錠放入熔化爐內(nèi)加熱到780～800℃,并在此溫度靜置20～30min后,將質(zhì)量百分比為1.0%～5.0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干處理并用鋁箔包覆，加入到熔體中，保溫10min，然后將超聲變幅桿伸入合金熔體中，超聲10～20min，超聲功率為150W～300W，然后快速降溫至580～590℃保溫10～20min，得到原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)漿料。本發(fā)明的技術(shù)效果是得到的原位Al2O3顆粒增強(qiáng)Al-Si-Cu復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)成形要求，而且工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
文檔編號(hào)C22C1/02GK102586635SQ20111041478
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者賀儒, 閆洪, 黃翔 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)