[发明专利]一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法

权利要求书

1.一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，所述管材尺寸为：外径200～1000mm、壁厚20～150mm、长度200～1500mm，其特征在于，采用粉末冶金和热等静压技术制备，该方法包括下述步骤：

(1)将增强体颗粒与铝合金粉末按照比例加入到混料机中，加入钢球后进行均匀混合，制成混合粉末；

(2)将混合粉末封装于冷等静压包套组件中进行冷等静压成型；

(3)去除管坯外面的冷等静压包套组件，得到带有冷压定形芯模的管坯；

(4)将带有冷压定形芯模的管坯封装入金属包套组件中进行高温真空除气处理；

(5)将经高温真空除气处理的管坯进行热等静压致密化处理；

(6)经致密化处理后的管坯通过机加工去掉金属包套和冷压定形芯模，得到颗粒增强铝基复合材料管材。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(1)中，所述增强体颗粒为Al₂O₃、SiC、B₄C、TiC、Si₃N₄、AlN中的一种，平均粒度为2～20μm，增强体颗粒在混合粉末中体积百分含量为5％～15％；所述铝合金粉末为2×××和6×××中的任意一种合金，平均粒度为5～75μm，铝合金粉末在混合粉末中的体积百分含量为95％～85％。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(1)中，所述混合用钢球材质为轴承不锈钢，规格为Φ10～Φ20mm，球料重量比为(5～15):1，混料机转速为30～60r/min，混合时间为24～48小时。

4.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(2)中，所述冷等静压的压力为100～200MPa，保压时间为10～30min。

5.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(2)中，所述冷等静压包套组件由冷压橡胶包套、冷压第一密封塞子、冷压第一密封卡箍、冷压第二密封塞子、冷压第二密封卡箍、冷压密封芯模、冷压定形芯模组成；封装顺序为：首先用冷压第一密封卡箍将冷压橡胶包套的一端、冷压第一密封塞子和冷压密封芯模的一端装配密封，然后把冷压定形芯模装配到冷压密封芯模内部，将复合材料混合粉末填充到冷压橡胶包套和冷压定形芯模之间，最后用冷压第二密封卡箍将冷压橡胶包套的另一端、冷压第二密封塞子和冷压密封芯模的另一端装配密封。

6.根据权利要求5所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：所述冷压密封芯模与冷压定形芯模之间的间隙为0.5±0.2mm。

7.根据权利要求5所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：所述冷压定形芯模材质为不锈钢，壁厚5～10mm，外径比最终管材内径小4～10mm；所述冷压密封芯模材质为优质碳素结构用钢或低碳钢，壁厚10～20mm。

8.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(4)中，所述高温除气温度为530～590℃，升温速度为10～50℃/h，封口前真空度≤1×10^-2Pa。

9.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(4)中，所述金属包套材质为纯铝，包套厚度为2～5mm；所述金属包套组件由金属包套外筒、金属包套内筒、金属包套第一密封盖、金属包套第二密封盖、金属包套抽气管组成；封装顺序为：首先将金属包套外筒和金属包套内筒分别与金属包套第一密封盖装配焊接密封，形成金属包套第一焊缝和金属包套第二焊缝；然后把带有冷压定形芯模的管坯置于金属包套外筒和金属包套内筒之间；再将金属包套外筒和金属包套内筒分别与金属包套第二密封盖装配焊接密封，形成金属包套第三焊缝和金属包套第四焊缝；最后将金属包套抽气管与金属包套第二密封盖焊接相连，金属包套抽气管与管坯相通。

10.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸厚壁管材的制备方法，其特征是：步骤(5)中，所述热等静压温度为530～590℃，压力为90～130MPa，保压时间为2～5小时。