[发明专利]一种用于汽车发动机的铝钛合金复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于汽车发动机的铝钛合金复合材料及制备方法。所述铝钛合金复合材料由以下步骤制得：a、将铝粉、硅粉和碳酸氢铵粉碎后加入电热熔炉中，煅烧制得氮化铝和氮化硅粉体；b、将铝钛合金铸造后在气雾化设备上制得铝钛合金雾化粉末；c、将氮化铝和氮化硅粉体与铝钛合金雾化粉末均匀混合，静压制成铝钛合金复合材料。经过粉末直接混合，达到微观范围内组织均匀、无颗粒团聚，并且在材料内形成良好的界面结合，氮化铝及氮化硅颗粒作为增强相均匀分布在铝钛合金基体中，使得制得的机电硬度高，抗氧化性能和耐腐蚀性能强。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及铝钛合金复合材料的制备，尤其是涉及一种用于汽车发动机的铝钛合金复合材料及制备方法。

背景技术

铝钛合金是纯铝的延伸产品，纯铝的密度小，熔点低，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，因此其易于加工，可制成各种型材、板材，且抗腐蚀性能好。在纯铝中添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，这样使得其“比强度”胜过很 多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机电、机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机，汽车的发动机、曲轴箱等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。由于产品性能要求不断升高，对铝钛合金材料的性能提升的要求也越来越高。

专利申请号201510230651.4公开了一种高强度耐蚀电工用铝钛合金材料及其制备方法，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Ti：0.05wt%~0.2wt%；Zr：0.01wt%~0.15wt%；B：0.1wt%~0.4wt%；Mn：0.01wt%~0.3wt%；Cr：0.01wt%~0.35wt%；Sr：0.015wt%~0.1wt%；稀土0.02wt%~1wt%；余量为Al。制备方法为：配料后将各组分在熔炼炉中制得合金，再通过深井铸造方式浇注成铝锭，采用热挤压工艺对铝锭进行挤压，加工成符合要求的产品形状。该发明的铝钛合金材料抗应力腐蚀性能好，强度高，同时兼顾良好的导电性能。

专利申请号201310374909.9公开了一种电解生产铝钛合金的方法，包括以下步骤：其特征在于：（1）加热工序：（2）硬化处理工序；（3）冷却工序；（4）将焙烧好的含氧化钛炭阳极安装在铝电解槽上，直接进行电解生产铝钛合金，得到铝钛合金。该发明在材料温度为（β相变点－200℃）以上的状态下热锻压、然后冷却，可以制成要求强度的各种制品。

专利申请号201310536829.9公开了一种制备铝钛合金叶片的方法，其特征在于：所述合金的各组分质量百分含量包括：Al 11~12％、Sn 3~4％、Fe 0.8~0.9％、Si 0.1~0.2％、Cr 0.1~0.2％、Ca 0.3~0.4％，Bi 0.5~0.6％、In 0.05~0.07％、Cu 0.03~0.04％、La0.01~0.02％、Y 0.03~0.04％，Mn 0.01~0.03％、V 0.05~0.06％，余量为钛及不可避免的非金属夹杂，钛合金板材强度达到1200MPa 以上。

专利申请号201510191515.9公开了一种铝钛合金AlTi₁₀的生产工艺，将含量大于99.70%的铝锭放入电炉中，加热升温至1250℃，加入海绵钛或钛屑至完全融化，铝锭与海绵钛或钛屑的质量比为100：11，通过磁力搅拌器搅拌均匀，加入四氢铝锂进行静置反应，取样前加入均化剂静置后进行低倍分析和成分分析，检验合格后进行浇铸成型。该发明生产工艺采用用电低谷作业，节约能源，降低生产成本，采用磁力搅拌设备，代替人力劳动，能充分搅拌均匀，降低工人劳动强度，缩短生产周期，提高生产效率；浇铸产物AlTi₁₀中钛含量能达到9~11%，是国标老工艺生产钛含量的2倍，并且不偏析。

由此可见，现有技术中铝钛合金材料的制备配方和工艺不合理，获得的铝钛合金材料无法获得理想的性能，在使用的过程中存在耐腐蚀性欠佳的问题，而缩短了铝钛合金制品的使用寿命，特别是，在用于汽车发动机时，对合金材料的柔韧性、耐腐蚀性要求较高。

发明内容