一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備方法
【專利摘要】一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備方法。步驟一,Al-Si-Mg系合金放入本發明自制的干鍋電阻爐中，待完全熔化后，將預先制備（1-17）份質量的中間合金Al-R加入到熔體中。中間合金的預先制備即表面改性工藝。步驟二,攪拌熔體，使稀土元素能均勻分布在熔體中。步驟三,SiC添加到熔體。步驟四,澆入金屬模具中成型。步驟五,50～60℃水中淬火。步驟六,70～80℃水中淬火。步驟七,在165-175℃時效保溫6.5-7.5h后空冷。該鋁基復合材料可以大大增強材料的熱沖擊性能，使材料在變溫場合使用時保持尺寸穩定性，提高材料的壽命。該材料在要求減輕重量、耐磨性能優秀的零部件上，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于新材料的開發與應用。
【背景技術】
[0002]碳化硅顆粒增強鋁基復合材料具有較高的比強度、比剛度、彈性模量、耐磨損、耐高溫，并且具有良好的熱傳導性能，在航空、航天、汽車、電子和交通運輸等工業領域得到了廣泛的應用。目前關于碳化硅顆粒增強鋁基復合材料的成分和性能尚缺乏系統深入的研究，且實際應用中也大多采用進口產品。

【發明內容】

[0003]本發明目的公開了一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備工藝，采用一定的合金成分配比及特殊的鑄造工藝(具體采用擠壓鑄造方法)，能生產出高比強度、比剛度、彈性模量、耐磨損且易傳熱的高性能材料。
[0004]本發明給出的技術方案為:
一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備方法，其特征在于，包括步驟為:
步驟一，將100份質量的Al-S1-Mg系合金放入本發明自制的干鍋電阻爐中，升溫至775-785°C，待完全熔化后，將預先制備(1-17)份質量的中間合金Al-R加入到熔體中，在覆蓋劑保護下保溫25-35min。
[0005]所述干鍋電阻爐作為攪拌設備，其結構設計為:包括坩堝5、攪拌漿葉4、電機1、蓋板3和Ar氣管2，所述攪拌漿葉4置于坩堝5內，坩堝頂端的電機I輸出軸連接于攪拌漿葉4輸入軸，蓋板3安裝于坩堝口，所述Ar氣管2通過蓋板3的通孔連接于坩堝內。所述坩堝采用特制了高徑比應為(1.5~3.5):1的高純石墨坩堝。所述攪拌漿葉4作為攪拌器，采用推進式、多層傾斜攪拌槳葉設計，顆粒比重大于I時，則攪拌器安裝于接近容器底部放置，若顆粒比重小于I時，則攪拌器安裝于容器偏上部位；其材料采用耐高溫不銹鋼，并在槳的表面涂上耐蝕涂層。
[0006]所述中間合金的預先制備即表面改性工藝，過程為:在所述SiC內加水，加熱至獲得煮沸的SiC懸濁液，再加入(12-20)份K2ZrF6 (氟鋯酸鉀)，繼續攪拌加熱，并保持燒杯中的混合液的溫度在80-90°C，持續攪拌加熱3-4h ;之后過濾SiC和K2ZrF6的混合溶液，將過濾的SiC蒸干、碾碎，最后在445-455°C烘烤3_4h，表面改性結束。
[0007]步驟二，保持爐內的溫度為695-705°C，用攪拌槳攪拌熔體25_35min，使稀土元素能均勻分布在熔體中。
[0008]步驟三，保持爐內的溫度為695_705°C將已稱量烘烤好的(16_24)份質量的SiC添加到熔體。添在SiC顆粒添加完后，蓋上坩堝電阻爐蓋板3，升高溫度到725-725?，靜置四到六分鐘。
[0009]步驟四，將熔體澆入金屬模具中成型。
[0010]步驟五，在295-305°C時效保溫4.5-5.5h后，在50~60°C的水中淬火。[0011]步驟六，在535-545°C固溶處理9-1 Ih后，在70~80°C的水中淬火。
[0012]步驟七，在165_175°C時效保溫6.5-7.5h后空冷。最終獲得該種合金材料的成分組成為A1-S1-Mg系合金、SiC顆粒、稀土元素,各元素質量百分含量如下表:
【權利要求】
1.一種SiC顆粒增強鋁基復合材料制備方法，其特征在于，包括步驟為: 步驟一，將100份質量的Al-S1-Mg系合金放入本發明自制的干鍋電阻爐中，升溫至775-785°C，待完全熔化后，將預先制備1-17份質量的中間合金Al-R加入到熔體中，在覆蓋劑保護下保溫25-35min ； 所述干鍋電阻爐作為攪拌設備，其結構設計為:包括坩堝(5)、攪拌漿葉(4)、電機(I)、蓋板(3)和Ar氣管(2)，所述攪拌漿葉(4)置于坩堝(5)內，坩堝頂端的電機(I)輸出軸連接于攪拌漿葉(4)輸入軸，蓋板(3)安裝于坩堝口，所述Ar氣管(2)通過蓋板(3)的通孔連接于纟甘禍內；所述纟甘禍米用聞徑比為1.5~3.5:1的聞純石墨樹禍； 所述攪拌漿葉(4)采用推進式、多層傾斜攪拌槳葉設計，顆粒比重大于I時，則攪拌器安裝于接近容器底部放置，若顆粒比重小于I時，則攪拌器安裝于容器偏上部位；其材料采用耐高溫不銹鋼，并在槳的表面涂上耐蝕涂層； 所述中間合金的預先制備即表面改性工藝，過程為:在所述SiC內加水，加熱至獲得煮沸的SiC懸濁液，再加入12-20份K2ZrF6,繼續攪拌加熱，并保持燒杯中的混合液的溫度在80-900C，持續攪拌加熱3-4h ;之后過濾SiC和K2ZrF6的混合溶液，將過濾的SiC蒸干、碾碎，最后在445-455°C烘烤3-4h，表面改性結束； 步驟二，保持爐內的溫度為695-705°C，用攪拌槳攪拌熔體25-35min，使稀土元素能均勻分布在熔體中； 步驟三，保持爐內的溫度為695-705°C將已稱量烘烤好的16-24份質量的SiC添加到熔體；添在SiC顆粒添加完后，蓋上坩堝電阻爐蓋板(3)，升高溫度到725-725?，靜置四到六分鐘； 步驟四，將熔體澆入金屬模具中成型；` 步驟五，在295-305°C時效保溫4.5-5.5h后，在50~60°C的水中淬火； 步驟六，在535-545°C固溶處理9-1 Ih后，在70~80°C的水中淬火； 步驟七，在165-175°C時效保溫6.5-7.5h后空冷。
【文檔編號】C22C1/10GK103484707SQ201310433182
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】何國求, 盧棋, 劉曉山, 何喬, 佘萌, 袁永利, 楊洋 申請人:同濟大學