[发明专利]一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。其组分及重量百分比为：Si 0～15%、Cu 0～8%、Mg 0～5%、TiB₂颗粒0.1～15%、TiC颗粒0.1～10%，余量为Al。本发明包括以下步骤：(1)在坩埚中加入工业纯铝，使铝锭熔化，氩气保护升温；（2）将AlTi₂₀粉末和B₄C颗粒及Ce₂O₃混合均匀，然后烘干；（3）将混合料用铝合金精炼的旋转喷吹装置射入熔体中，控制氩气流量，施加机械搅拌；（4）反应结束后，退出旋转喷吹装置，静置；（5）浇注到模具中，得到内生颗粒混杂增强铝基复合材料。本发明制备出的铝基复合材料界面干净，颗粒尺寸可以控制，颗粒分布均匀，同时具有工艺简单，适合规模生产的优点。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域的制备方法，具体地说，是一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

铝基复合材料具有高的比强度、比刚度和比模量，在航天、航空、汽车和电子工业等领域有着广泛的应用。传统的铝基复合材料制备方法是将增强颗粒外加到铝合金基体中，存在外加增强颗粒与基体浸润性差，界面反应难以控制，增强颗粒分布不均匀等缺陷，影响了铝基复合材料的同一性和稳定性。同时采用外加颗粒的制备工艺复杂，成本较高，限制了推广应用。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为：1376805，公开日为：2002.10.30，发明名称为：一种高强度原位铝基复合材料，是采用粉末烧结的方法制备的原位混杂Al₂O₃、TiB₂颗粒增强的铝基复合材料。该方法的原料是铝或铝合金，TiO₂和B粉末，经过混粉、冷压，烧结和挤压四个步骤才完成材料的制备，该工艺为纯粉末冶金的方法，存在原料成本高，制备工艺复杂，无法实现大规模生产等问题。为了提高铝合金的综合性能，并可实现工业化生产，采用内生颗粒混杂增强铝基复合材料是一条有效途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法，采用混合合金粉和陶瓷粉同时通入氩气吹入铝合金熔体的方法制备混杂颗粒增强铝基复合材料，这种制备方法具有制备工艺简单的优点，适于大规模的工业生产，具有很好的推广价值。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料的组分及其质量百分比为：Si 0～15%、Cu 0～8%、Mg 0～5%、TiB₂颗粒0.1～15%、TiC 颗粒0.1～10%，余量为Al。

本发明一种内生颗粒混杂增强铝基复合材料及其制备方法包括以下步骤：

（1）在坩埚中加入工业纯铝，使铝锭熔化，采用惰性气体保护，升温至800～1200℃；

（2）将AlTi₂₀粉末和B₄C颗粒以1∶0.25～1∶4的质量比均匀混合；

（3）在上述几种混合料中加入0.05～0.5的Ce₂O₃，一并混合均匀；

（4）上述混合料充分混匀后，在100～300℃烘干1～2小时.

（5）然后将混合料用铝合金精炼的旋转喷吹装置射入熔体中，同时控制氩气流量为1～50ml/min，并施加机械搅拌，搅拌速度为100～800rpm,搅拌时间控制为5～30min；

（6）反应结束后，退出旋转喷吹装置，静置，控制时间为10～30min，静置温度680～760℃；

（7）扒去浮渣后，浇注到模具中，制备出内生颗粒混杂增强铝基复合材料。