[发明专利]填充粒子增强的铝合金复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种填充粒子增强的铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，基体合金选用铸造铝合金ZAlSi8MgBe，填充离子包括四针状氧化锌晶须、芳纶纤维、玻璃纤维、纳米二氧化钛和碳化硅，其中四针状氧化锌晶须、芳纶纤维、玻璃纤维、纳米二氧化钛和碳化硅的质量分别占铸造铝合金ZAlSi8MgBe质量的6-8%、4-5%、3-4%、1-2%和2-3%；所述的四针状氧化锌晶须长度12-14μm，根部直径2-3μm，所述的芳纶纤维长度为3-4mm、单丝直径8-10μm，所述的玻璃纤维为140-150目的玻璃纤维粉末，所述的纳米二氧化钛粒径为20-25nm；所述的四针状氧化锌晶须需要按照以下方法进行改性：称量0.5-0.8 g 硅烷偶联剂溶解在60-70ml丙酮中，再滴加草酸调节PH至5～6，静置20-25分钟；然后称量12-14g 四针状氧化锌晶须置于上述溶液中，在55-58℃温度下对搅拌5-6小时；然后抽滤、烘干溶剂得到改性四针状氧化锌晶须备用；所述的芳纶纤维需要进行以下预处理：将芳纶纤维在丙酮中浸泡8-10小时，然后分别在水和乙醇中煮沸2-3小时，烘干备用；所述的玻璃纤维需要按照以下方法进行改性：称量1-1.2g 硅烷偶联剂溶解在40-50 ml丙酮中，然后称量8-10g 玻璃纤维置于上述溶液中，在25-30℃温度下对搅拌0.5-1小时；然后再70-75℃干燥2-3小时，在110-112℃活化1-1.5小时后备用；所述的纳米二氧化钛需要按照以下方法进行改性：称取1-1.5g硅烷偶联剂混合在80-120g水中；纳米二氧化钛和三乙醇胺按照质量比1：0.5-1混合研磨；称取研磨料15-20g分散到上述含有硅烷偶联剂的水体中，调节PH至8.5-8.8，搅拌3-4小时，然后抽滤、烘干得到改性纳米二氧化钛备用；碳化硅选用α-SiC颗粒，并经过以下预处理：（1）、SiC颗粒整形：SiC颗粒经破碎机粉碎和涡流式气流分级机分级得到平均粒度为25-35μm的类圆形颗粒；（2）、盐酸酸洗：将步骤（1）整形得到的SiC颗粒加入到质量分数10-20%的盐酸中，并在25-35℃下浸泡3-6小时，过滤并水洗SiC颗粒至PH为6-7为止，烘干后备用；（3）、高温氧化：将步骤（2）烘干得到的SiC颗粒在900-1000℃下氧化4-6小时，冷却后备用；（4）、硝酸盐敏化：将步骤（3）冷却得到的SiC颗粒在质量分数10-30%的硝酸镁溶液中浸泡4-5小时，然后在1-2小时内用质量分数10-20%的氨水滴定溶液PH至为8-9为止，过滤并在380-400℃下烘干备用；复合材料的具体制备步骤如下：

a. 将改性或预处理后的四针状氧化锌晶须、芳纶纤维、玻璃纤维、纳米二氧化钛和碳化硅在高速搅拌下混合均匀得到混料；

b.向铸造铝合金ZAlSi8MgBe中加入其重量1.5-1.8%的镁粉，混合后加热至680-700℃熔化；

c.将混料预热至250-260℃加入到熔化铸造铝合金ZAlSi8MgBe中，控温720-740℃在氮气保护下搅拌2-3小时,树脂砂型浇铸得到复合材料；（6）、T6热处理：在500-520℃固熔处理6-8小时，淬火，然后在165-168℃时效处理4-5小时后得到铝合金复合材料。

2.根据权利要求1所述的填充粒子增强的铝合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中SiC平均粒度为30μm；所述步骤（2）中盐酸的质量分数为15%，浸泡温度为30℃，时间为4小时；所述步骤（3）中氧化温度为950℃，时间为5小时；所述步骤（4）中硝酸镁溶液浓度为20%，时间为4.5小时。

3.根据权利要求1所述的填充粒子增强的铝合金复合材料的制备方法，，其特征在于，所述的四针状氧化锌晶须改性的硅烷偶联剂是KH-570，所述的玻璃纤维改性的硅烷偶联剂是KH-550；所述的纳米二氧化钛改性的硅烷偶联剂是KH-560。

4.根据权利要求1-3任一所述的填充粒子增强的铝合金复合材料的制备方法，，其特征在于，所述步骤b加入镁粉的同时加入占铝合金ZAlSi8MgBe重量0.02-0.04%的稀土金属，稀土金属可以为钇、锫和镧中的一种或者几种的混合。