[发明专利]一种制备铝基复合材料的混合盐法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种制备铝基复合材料的方法。

背景技术

目前，原位自生反应颗粒增强铝基复合材料方法是通过在铝熔液中加入反应盐，使增强颗粒在基体内部原位合成，制成的铝基复合材料基体界面结合较好且界面干净，原位增强颗粒尺寸细小(一般＜3.0μm)且在基体中分布均匀，通过选择反应类型及控制反应参数，可获得不同种类、不同数量的原位增强颗粒；增强颗粒的原位合成同铸造技术结合起来，可用来制备一定形状和大小的复合材料，工艺简便、成本低。经文献检索发现，《铝基复合材料的发展(Dacies P.Development of Cast Aluminium MMCs)》和《重要工程材料(Key Engineering Materials)1993，77：357-36》中记载有相关的具体制备方法，但所公开的这些方法存在着所制备的复合材料质量分数不高，或当生成的增强颗粒TiB₂的质量百分数大于8％时，复合材料的组织结构将恶化，铸造性能变差，材料的力学性能大大降低，而关于产生这种现象的本质原因以及如何采用合理的工艺去解决却未见有报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备铝基复合材料的混合盐法，以解决现有方法制备的复合材料质量分数不高以及增强颗粒TiB₂在制备过程中的偏聚沉降问题。

本发明采用上述的技术方案来实现：

一种制备铝基复合材料的混合盐法，其中，其具体步骤如下所述

1)将基体材料在720～800℃温度范围熔化，再保温使其均匀化，使基体材料溶液充分过热；

2)加入均匀混合且烘干的反应盐和反应助剂，同时采用叶片施以搅拌，叶片的搅拌速度控制在每分钟转动200～1000周，反应盐和反应助剂加入后的反应时间为10～30分钟；

3)反应完成后清除盐渣，并进行精炼，最后进行浇铸。

所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的反应盐为四氟硼酸钾(KBF₄)与六氟钛酸钾(K₂TiF₆)的混合盐，反应助剂为氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl₂)以及六氟铝三钠(Na₃AlF₆)的混合盐，其中，氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl₂)的配比为1∶1∶0.5～2，六氟铝三钠(Na₃AlF₆)占上述氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl₂)混合物总重量的10～20％。

所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的步骤2)中，所述的反应盐和反应助剂加入时，还加入占基体材料总重量为1～2％的金属镁。

所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的反应盐和反应助剂是分批多次加入。

本发明采用上述技术方案后将达到如下的技术效果：

本发明的制备铝基复合材料的混合盐法，是利用快速搅拌的方法促进反应的充分进行，原位生成的TiB₂粒子容易因局部浓度偏高而发生团聚，本发明采用叶片快速旋转搅拌，利用反应熔化盐自身的保护作用，将转速控制在200-1000r/m，增加熔盐与铝液的接触机会，加速反应，使原位生成的TiB₂颗粒更加细小；另一方面促进颗粒从反应的高浓度区向低浓度区的扩散，使复合材料的沉降现象得到缓解，同时也使得复合材料中的原位增强TiB₂颗粒能弥散分布；另外，在复合材料中加入适量的金属镁，降低铝熔液的表面能，增加铝熔液与增强颗粒之间的润湿性，以阻止增强颗粒的团聚，有效减缓颗粒沉降的现象。本发明在加入反应盐和反应助剂的同时还加入了金属镁，使铝液的粘度增加，因而原位生成的TiB₂颗粒移动速度减小，在较长时间内不会因相互接触而团聚，在凝固过程中也容易被高温状态下的α-Al晶粒捕获，以形成均一稳定的增强体。综上，本发明的方法能够解决TiB₂增强铝基复合材料沉降偏聚的问题，经实践，本方法所制得的铝基复合材料中TiB₂颗粒质量百分含量高达10％且组织性能优良。

具体实施方式