本發明涉及到一種復合材料制備方法，具體地說，是一種混合改性的原位復合材料制備方法。
背景技術：
稀土元素的表面活性很強，十分影響材料的組織與性能。把稀土加入到鋁合金中，稀土可以細化鋁合金的晶粒，起到細化晶粒的強化作用，同時可以改變鋁合金中硅相，影響共晶硅的形貌，起到變質作用。同時稀土元素極易與H，Fe，O等雜質元素 結合生成穩定的化合物，起到凈化合金的作用。除此之外，稀土可以和鋁及其合金發生微合金化，形成一些彌散細小的稀土化合物，從而起到第二項及強化作用。
顆粒增強鋁基復合材料有重量輕，強度剛度高，導熱導電性能好，熱穩定性高等優點。顆粒增強鋁基復合材料在航空航天及民用方面都有應用，且由于這些特定的優點，也讓復合材料在未來擁有巨大的應用前景。但是顆粒增強鋁基復合材料由于在制備過程中存在基體與顆粒潤濕性差，增強顆粒分布不均等問題，這極大影響了材料的組織及力學性能。原位顆粒增強（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，因為顆粒是內生的，所以顆粒與基體潤濕性很好，顆粒與基體之間結合牢固，同時，生成的TiB2和ZrB2顆粒，極為細小，具有細化晶粒的作用。把稀土加入到（TiB2+ZrB2）/Al復合材料中，可以極大的優化復合材料的基體組織，可以大幅度提高材料的性能。
對現有技術文獻檢索發現，中國專利申請號為200510028211.7，名為：原位混雜顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，其制備的復合材料延伸率低，而本發明制備的復合材料在大幅度提高復合材料強度硬度的同時，也提高了材料的塑形。同時，本發明制備的復合材料的組織比通過該方法制備的材料組織更為優化。公開號為1510153，公開日為：2004.0707，發明名稱為高強高塑形顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法，該專利制備方法是把外加顆粒加入到鋁合金粉末中混合均勻，然后通過熱壓和熱加工完成制備。該方法存在著外加顆粒價格高，與基體潤濕性差的問題，同時要提前處理顆粒，增加了工藝步驟，提高成本，且制備工藝復雜。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種能夠進一步優化顆粒增強鋁基復合材料組織，同時提高其力學性能的復合材料制備方法。
本發明的制備方法包括以下步驟：（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理。（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s。（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min。（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度。（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的1~3%，0.5~1.5%，1~3%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應。（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min。（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉。（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫。（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
本發明得到的復合材料晶粒更加細小，圓整，基體組織更加純凈，材料內部不存在脆性的污染雜質，同時材料力學性能大幅度提高，在強度硬度提高的同時，材料韌性塑性也有所提高。
具體實施方式
本發明將按以下實施例作進一步說明。
實施案例1
本發明的材料為（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，（TiB2+ZrB2）質量占總復合材料質量的1.6%。Ce含量占總質量的0.1%，Er占總質量的0.1%，Mg占總質量的1%。
制備過程如下：
（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理；
（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s；
（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min；
（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度；
（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的1%，0.5%，1%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應；
（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min；
（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉；
（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫；
（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
實施案例2
本發明的材料為（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，（TiB2+ZrB2）質量占總復合材料質量的1.6%。Ce含量占總質量的0.2%，Er占總質量的0.2%，Mg占總質量的2%。
制備過程如下：
（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理；
（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s；
（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min；
（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度；
（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的2%，1%，2%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應；
（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min；
（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉；
（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫；
（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
實施案例3
本發明的材料為（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，（TiB2+ZrB2）質量占總復合材料質量的1.6%。Ce含量占總質量的0.3%，Er占總質量的0.3%，Mg占總質量的3%。
制備過程如下：
（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理；
（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s；
（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min；
（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度；
（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的3%，1.5%，3%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應；
（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min；
（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉；
（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫；
（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
實施案例4
本發明的材料為（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，（TiB2+ZrB2）質量占總復合材料質量的1.6%。Ce含量占總質量的0.2%，Er占總質量的0.1%，Mg占總質量的1%。
制備過程如下：
（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理；
（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s；
（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min；
（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度；
（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的2%，0.5%，1%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應；
（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min；
（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉；
（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫；
（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
實施案例5
本發明的材料為（TiB2+ZrB2）/Al復合材料，（TiB2+ZrB2）質量占總復合材料質量的1.6%。Ce含量占總質量的0.3%，Er占總質量的0.1%，Mg占總質量的1%。
制備過程如下：
（1）將質量比為0.564：0.246：0.208氟硼酸鉀，氟鋯酸鉀及氟鈦酸鉀粉末混合均勻并且放入熱處理爐中進行175℃×6h的烘干處理；
（2）將純Al放入提前預熱至430℃的石墨坩堝中，升溫至720~760℃，融化完畢，放入精煉劑進行精煉，精煉方式為：放入精煉劑用石墨棒壓入熔體底部40s，然后石墨棒進行攪拌40s；
（3）精煉完成后將熔體繼續升溫至810~860℃，放入質量為基體質量12%的混合反應粉末進行反應。反應時間為28~35min，反應過程中進行電磁攪拌，攪拌方式為：在810~860℃溫度下，進行電磁攪拌，每攪拌8min都要靜置3min；
（4）待反應時間結束，將熔體溫度降至700~720℃，進行扒渣，扒渣過程保持該溫度；
（5）扒渣結束后，分別放入質量占基體質量的3%，0.5%，1%的Al-Ce合金及Al-Er合金及Mg進行3min時間的反應；
（6）反應時間結束后，將熔體在700~720℃溫度中靜置15min；
（7）靜置結束后，再次加入精煉劑進行相同方式的精煉；
（8）精煉結束后，直接進行澆鑄，澆鑄所選用的模具為預熱至320℃的鐵模，并將澆鑄件空冷至室溫；
（9）將常溫的澆鑄件進行500℃×3h的固溶處理，然后利用60~100℃水進行淬火，最后進行165℃×10h的時效處理，時效完成后空冷至室溫。
以下是不同稀土參雜的（TiB2+ZrB2）/Al復合材料力學性能表。
表1.不同稀土參雜的（TiB2+ZrB2）/Al復合材料力學性能
從上面的數據可看出，混合稀土參雜的復合材料比沒有參雜的復合材料力學性能更加優秀，特別是在高溫力學性能上。Ce對材料有一定的影響，當Ce參雜達到0.2%時，材料力學性能學性能最好，且材料的塑形也十分優異。