[发明专利]一种细晶强化硅锡复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料的强化方法，特别涉及一种细晶强化硅锡复合材料的方法。

背景技术

根据霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式，晶粒细化可以提高合金的强度和韧性。

1.细晶粒强化的原因：

钢晶粒细化后，晶界增多，而晶界上的原子排列不规则，杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，即阻碍塑性变形，也就实现了高强度。

2.塑性，韧性好的原因：

晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目多，则在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少，因应力集中引起的开裂机会较少，有可能在断裂之前承受较大的变形量，既表现出较高的塑性。细晶粒金属中，裂纹不易萌生(应力集中少)，也不易传播(晶界曲折多)，因而在断裂过程中吸收了更多能量，表现出较高的韧性。

3.其他的强化方式主要是通过阻止位错的运动而使其强度硬度提高。如加工硬化、固溶强化等。

发明内容

本发明的目的在于利用细晶强化方法，提供一种高强度的硅锡复合材料。

本发明的技术方案如下：

(1)原料配置：按照硅锡重量比1∶1～10的配比计算所需重量的硅及锡；

(2)原料熔炼：将配置好的硅锡原料混合，加入炉中，升温至1400℃以上，完全熔解后，降温至1400℃，再以10～50℃/h的速度冷却，得到硅锡复合材料；

(3)细晶强化：将步骤(2)得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中，升温至1000℃～1200℃，完全熔解后，进行二次熔炼，降温至1000℃后，再以5-20℃/h的速度冷却。

所述的步骤(2)及(3)中，采用惰性气体保护。

与现有技术相比，本发明提供了一种新型复合材料-硅锡复合材料，该材料的硅和锡都易获得，且该材料由金属和非金属构成，同时具有高强度和韧性，即既具有一定的金属特性，又包含硅的高硬度低密度特性，因此该复合材料可用于多方面。在此基础上，还对硅锡复合材料进行了细晶强化，进一步提高了硅锡复合材料的强度和韧性。

附图说明

图1为本发明实施例未经强化的硅锡复合材料照片；

图2为本发明实施例强化后的硅锡复合材料照片。

图1、2中，深色物质为硅，浅色物质为锡，经强化后，锡的晶粒度明显变小，且弥散分布在硅中。

具体实施方式

实施例1

按照硅锡重量比100kg∶100kg配比硅及锡；

将配置好的硅锡原料混合，加入炉中，升温至1400℃，再以50℃/h的速度降温，得到硅锡复合材料；如图1所示，该复合材料颗粒度较大。

将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1200℃，进行二次熔炼，再以20℃/h的速度冷却至室温。经细晶强化后，锡的晶粒度明显变小，且弥散分布在硅中，如图2所示。

实施例2

按照硅锡重量比50kg∶250kg配比硅及锡；

将配置好的硅锡原料混合，加入炉中，升温至1400℃，再以30℃/h的速度降温，得到硅锡复合材料；

将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1100℃，进行二次熔炼，再以15℃/h的速度冷却至室温，得到细晶强化的硅锡复合材料。

实施例3

按照硅锡重量比20∶200配比硅及锡；

将配置好的硅锡原料混合，加入炉中，升温至1400℃，再以10℃/h的速度降温，得到硅锡复合材料；

将得到的硅锡复合材料放入铸锭炉中升温至1000℃，进行二次熔炼，再以5℃/h的速度冷却至室温，得到细晶强化的硅锡复合材料。

上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。