[发明专利]一种局部陶瓷增强铝基复合耐磨件的制备方法有效
申请号: | 201310094356.1 | 申请日: | 2013-03-23 |
公开(公告)号: | CN103203446A | 公开(公告)日: | 2013-07-17 |
发明(设计)人: | 王娟;郑开宏;周楠;谭俊;王顺成;戚文军;魏德芳 | 申请(专利权)人: | 广州有色金属研究院 |
主分类号: | B22D19/02 | 分类号: | B22D19/02;B22D18/02;C22C1/10;C22C21/00;C04B38/00 |
代理公司: | 广东世纪专利事务所 44216 | 代理人: | 刘卉 |
地址: | 510651 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 局部 陶瓷 增强 复合 耐磨 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于金属基复合材料技术领域,具体是涉及一种局部陶瓷增强铝基复合耐磨件的制备方法。
背景技术
随着新材料制备需达到降低能耗、改善环境以及提高产品质量的要求,21世纪以来,每年的铝基复合耐磨件的产量已达1000吨以上,这些铝基复合耐磨件虽然在导热、耐磨等性能上很出众,但是复合耐磨件的整体韧性不够,在某些高温、高冲击等恶劣工况环境下易发生失效,造成巨大的损失。目前,绝大多数铝基复合耐磨件都用在航空航天、轨道交通和电子元器件等高精尖技术领域,这些铝基复合耐磨件的生产成本极高。因此,只有在提高铝基复合耐磨件的整体韧性的同时,降低铝基复合耐磨件的生产成本才能使铝基复合耐磨件得到广泛的应用。
对于怎么解决铝基复合耐磨件韧性低的问题,有学者提出采用局部增强铝基复合耐磨件,这把复合层高强度、高导热、高耐磨及轻量化等优异性能与铝合金超高韧性结合起来,当复合耐磨件承载冲击时,复合层能把冲击能中过载的冲击能传递给铝合金层,降低复合层脆断的几率,提高了复合耐磨件韧性,推动复合耐磨件的高速发展。
在现今生产的铝基复合耐磨件中,增强体主要是SiC、TiC、Al2O3等陶瓷颗粒。这些陶瓷相因与铝液润湿性好,和铝的界面结合好,没有明显的界面分层,有利于提高复合耐磨件的强度,但是复合耐磨件在高冲击环境下时,这些陶瓷内部容易脆断,形成内部裂纹,从而导致复合耐磨件的整体韧性降低。
申请号为201110083293.0的中国专利申请公开了一种陶瓷颗粒选择性增强铝基复合材料的制备方法。该制备方法主要是采用SiC颗粒,通过发泡技术、注射成型与凝胶注模工艺来制备预制件,采用该方法制备的多孔陶瓷坯体,加入的造孔剂过多,容易在烧结后留下过多的残留物,不利于铝液的铸渗,且影响复合层的整体性能。而且,该方法在挤压铸造时,采用的铸造铝合金成分中缺少Mg元素,不利于铝液与陶瓷之间的润湿;而采用的另一种铝合金是高强7系铝合金,该铝合金流动性能不佳,不利于挤压铸造时铝液的充型,易使复合材料内部留下大量空隙,在挤压铸造时,陶瓷坯体中的气体难以排出,易残留形成缺陷,降低材料的性能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种低真空与挤压模锻相结合的方法来制备局部陶瓷增强铝基复合耐磨件,极大地提高了复合耐磨件的抗冲击能力和耐磨性能;同时该方法还采用了韧性更好的ZTA颗粒作为增强相,从而极大地降低了陶瓷内部断裂的概率。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明所述的局部陶瓷增强铝基复合耐磨件的制备方法,其特点是包括如下步骤:
A、制备具有所需形状和强度的ZTA预制件,其制备方法如下:
A1、将ZTA颗粒、造孔剂和粘结剂混合并搅拌均匀形成混合物。
A2、根据耐磨件需要增强的部位设计一套挤压模具。
A3、将混合物注入挤压模具中,在100~200MPa的压力下,通过低压挤压的方法使其形成具有所需形状的ZTA预制件,固化后得到具有高连通孔隙和足够强度的ZTA预制件。
B、将ZTA预制件固定在模锻模具内,其抗冲击面向下,紧闭模锻模具后,将模锻模具内抽成低真空状态,真空度为0.1MPa。
C、将浇铸温度为800~850℃的铝液注入模锻模具的浇道内,并在高压下将铝液挤入模锻模具的型腔中,挤压压力为500MPa,再利用锻模锻压直至铝液完全凝固,模锻压力为1000MPa,铝液在压力的作用下会浸渗入ZTA预制件内并与ZTA预制件中的ZTA颗粒复合为一体,待复合材料完全成型后,脱模取出,即制得局部陶瓷增强铝基复合耐磨件。
其中,上述铝液由A356铸造铝合金熔制而成。
上述ZTA颗粒的粒径为5~50um。
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