[发明专利]一种含有微纳米TiC-TiB2

权利要求书

1.一种含有微纳米TiC-TiB₂颗粒铝合金焊丝线材，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

(1)微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂/Al中间合金的制备：

(1a)B₄C粉的球磨活化预处理：将0.5-3μm B₄C粉放入球磨罐中，球料比为100:1，将混料机的球磨速度设置为200-300r/min，球磨时间为1-3小时；

(1b)反应压坯的制备：称取所需的13-75μm Al合金粉、13-48μm Ti粉和经球磨预处理的0.5-3μm B₄C粉备用；所用铝合金粉的质量分数为：Cu：5.7wt.％～6.7wt.％；Mg：0.01wt.％～0.02wt.％；Cr：0.008wt.％～0.08wt.％；Si：0.01wt.％～0.045wt.％；Fe：0.01wt.％～0.20wt.％；Zn：0.01wt.％～0.09wt.％；Mn：0.22wt.％～0.38wt.％；Ti：0.10wt.％～0.15wt.％；Zr：0.12wt.％～0.18wt.％；V：0.08wt.％～0.12wt.％；Be：0.0004wt.％～0.0007wt.％；余量为Al；反应压坯成分为Al合金粉：60-95wt.％；Ti粉：3.609-28.872wt.％；B₄C粉：1.391-11.128wt.％；反应压坯中Ti粉和B₄C粉质量比为：2.595:1；将不同配比不同粒度Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的B₄C粉按以下三种配比配制成100g混合粉末；

①当微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂陶瓷颗粒占铝合金的重量分数为5wt.％：将Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的B₄C粉分别按照各自重量分别为：Al合金粉：95.00g；钛粉：3.609g，B₄C粉：1.391g，配制成100g混合粉末；

②当微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂陶瓷颗粒占铝合金的重量分数为20wt.％：将Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的B₄C粉分别按照各自重量分别为：Al合金粉：80.00g；钛粉：14.436g，B₄C粉：5.564g，配制成100g混合粉末；

③当微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂陶瓷颗粒占铝合金的重量分数为40wt.％：将Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的B₄C粉分别按照各自重量分别为：Al合金粉：60.00g；钛粉：28.872g，B₄C粉：11.128g，配制成100g混合粉末；

将不同组分、粒度的反应物粉料与氧化锆磨球放入混料罐中，罐中盛有直径分别为5mm、7mm、11mm、15mm、20mm、22mm的ZrO₂球，每种10个，ZrO₂球质量共800g，球料比设置为8:1，将混料机的球磨速度设置为30-60r/min，混料时间设置为8-32小时；

将球磨混料的粉料取出，称取100g粉料用铝箔包住在液压试验机上压制成直径45mm，高度为30mm的圆柱形压坯；致密度为65-75％；

(1c)压坯烧结原位反应合成微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂/Al中间合金：

将步骤(1b)中制备的圆柱形压坯放入压坯烧结原位反应致密化所用的石墨模具，将石墨模具和圆柱形压坯整体放入真空燃烧合成炉中，关上炉门，抽真空至炉内压力低于10Pa；开始加热；加热速度设置为25-40K/min；当到炉内测量温度显示为1173K时，保温10min，然后对圆柱形压坯开始施加轴向压力，应力值为45-55MPa，并保持压力15-25s；随后关闭加热装置，保持炉内真空，随炉冷却至室温；

(2)含有微纳米TiC-TiB₂颗粒铝合金铸锭的制备：

(2a)按照铝合金的成分为：Cu：5.7wt.％～6.7wt.％；Mg：0.01wt.％～0.02wt.％；Cr：0.008wt.％～0.08wt.％；Si：0.01wt.％～0.045wt.％；Fe：0.01wt.％～0.20wt.％；Zn：0.01wt.％～0.09wt.％；Mn：0.22wt.％～0.38wt.％；Ti：0.10wt.％～0.15wt.％；Zr：0.12wt.％～0.18wt.％；V：0.08wt.％～0.12wt.％；Be：0.0004wt.％～0.0007wt.％；余量为Al，配置铝合金，将配置铝合金的原料一起加入到干燥的熔炼炉中，加热到温度为1023-1073K条件下熔炼1h～2h，得到铝合金熔液；

(2b)随后加入微纳米混杂尺度内生双相TiC-TiB₂/Al中间合金，TiC-TiB₂陶瓷颗粒实际加入量为0.01wt.％-0.5wt.％，机械搅拌2-4min；

(2c)将超声波探头接触至液面保温5min后，下降探头至液面以下100-150mm并保温5min；随后开启超声波设备，振动3-8min；

(2d)加入0.05-0.10wt.％的清渣剂对合金液进行精炼除渣，打渣处理后保温5min；

(2e)将超声处理后的铝合金溶液在温度在1003K-1023K下铸造成坯、铸造速度为100mm/min～120mm/min；冷却水强度为0.05MPa～0.08MPa；冷却水温度为283K-303K；铸造成直径为130mm-135mm的铸锭；

(3)铸锭均匀化处理：

(3a)将步骤2中制备得到的铸锭切断，断后的铸锭长度为400mm，再将铸锭表面的氧化皮车削掉，制得直径为120mm-125mm的铝合金铸锭；

(3b)进行均匀化退火处理，退火温度为773K-803K，保温时间为20h-22h，得到铝合金铸锭；

(4)含有微纳米TiC-TiB₂颗粒铝合金热挤压塑性成型：

(4a)将步骤3中经均匀化处理后的含有微纳米TiC-TiB₂颗粒铝合金放入电阻炉中加热至673K-733K，保温1h-3h，

(4b)再放入挤压机中，温度为673K-753K条件下进行热挤压塑性成型，制得线材毛料；挤压比为12:1；

(5)铝合金焊丝线材拉拔成型：

(5a)将步骤4制得的线材毛料在温度为653K-703K条件下保温1.5h～2.5h，然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下，然后空冷至室温；

(5b)将线材进行第一次拉拔，拉拔至直径为8.2mm～8.6mm的线材，将线材进行中间退火，退火温度为653K-703K，保温时间1.5h～2.5h，然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下，然后空冷至室温；

(5c)再将线材进行第二次拉拔，拉伸至直径为6.7mm～7.1mm的线材，将线材进行中间退火，退火温度为653K-703K，保温时间1.5h～2.5h，然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下，然后空冷至室温；

(5d)重复步骤5c，共进行6～9道次拉拔和中间退火工艺，每道次拉拔面收缩率为16～18％，并且，每道次的变形量一致；最终制得1.6mm～3.0mm直径含有微纳米TiC-TiB₂颗粒铝合金焊丝线材。