[发明专利]一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法

说明书

一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法，本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法。本发明要解决现有制备石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的方法存在成本高，工艺复杂，且成品耐磨性能差的技术问题。方法：一、将过共晶铝硅合金屑与石墨颗粒混合，球磨；二、冷压压制成预压坯；三、热挤压。本发明制备方法易操作，设备要求简单，制备成本低且能耗小。该复合材料的成品质量好，耐磨性好。本发明用于制备固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法。

背景技术

过共晶铝硅合金由于硅含量较高，使得合金具有较好的流动性和耐腐蚀性能、较高的耐磨性能，线膨胀系数和体积膨胀系数较小等优点，广泛地应用于制造汽车发动机活塞、气缸和其他耐磨零部件，具有广阔的市场前景。目前，随着汽车轻量化进程的推进和新兴工业的兴起，对合金的性能和适用范围提出了更高的挑战，需要对过共晶铝硅合金做出更多的研究。现有技术中，通过变质处理、成分调控、控制凝固速度、添加增强相制备复合材料等方式提高过共晶铝硅合金耐磨性能，其中增强相多为SiC颗粒、TiB颗粒、Al₂O₃短纤维、碳纳米管。而目前，制备过共晶铝硅复合材料的方法主要包括①压力浸渗熔铸法、②粉末冶金法、③搅拌铸造法等。①熔铸法是将增强相添加到熔融金属液中，然后通过一定的成型方式获得合金，其中无压渗透法、离心加压法、搅拌熔铸法等都是使增强相充分弥散分布在金属液中的方式。例如，童伟通过压力浸渗熔铸法制备石墨片/SiC增强ADC12铝基复合材料，采用不同SiC与石墨片比例制造空隙，用来进行铝液浸渗(童伟，压力浸渗制备石墨曾倩铝基复合材料及其性能研究，合肥工业大学，2013)；周聪通过压力浸渗挤压铸造法制备石墨/A365铝基复合材料，首先将石墨压制成有空隙的预制块，将熔化的A356铝合金熔体快速浇注入放置预制块的模具内，然后迅速施加压力，使铝合金熔体填充预制块的孔隙(周聪，高导热、低膨胀石墨-铝复合材料的设计、制备与性能研究，上海交通大学,2015)。但此方法能耗高，铸造缺陷较多，且添加的颗粒分布不均匀，易偏聚。②粉末冶金法是预先将增强颗粒与金属基体粉末进行机械混合，而后经成形干燥热压，制成金属基复合材料的方法。夏鑫采用粉末冶金方法制备SiC/CNTs增强高硅铝合金复合材料，通过球磨制备SiC/CNTs Al-Si合金混合粉末，而后通过热挤压法将混合后的粉末支撑复合材料(夏鑫，SiC/CNTs怎强高硅铝合金复合材料粉末冶金制备工艺研究，哈尔滨工业大学，2012)。该方法的优点是制备出的复合材料增强相分布均匀，力学性能好，但是对设备要求高，成本也较高，限制产品形状。③搅拌铸造法是将增强体直接加入到基体金属熔体中，通过一定的机械或电磁搅拌使增强体均匀地分散在金属熔体中，然后浇铸成铸锭。Bhavsingh等采用将化学镀铜碳纤维加入温度维持在730℃±10℃的铝金属熔体中搅拌铸造的方法，制得短碳纤维增强招基复合材料(Bhavsingh B,Balasubramanian M.Processing and properties of Copper-coatedcarbon fibre reinforced aluminium alloy composites[J].Journal of MaterialsProcessing Technology,2009,209(4):2104-2110)。此法工艺过程简单，制造成本低廉，但是其中增强体不易与基体材料混合均匀。

所以，急需一种成本低廉、工艺简单、质量优异的方法，用于制备固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料。

发明内容

本发明要解决现有制备石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的方法存在成本高，工艺复杂，且成品耐磨性能差的技术问题，而提供一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法。

一种固相回收石墨颗粒/过共晶铝硅复合材料的制备方法，具体按以下步骤进行：

一、将过共晶铝硅合金屑与石墨颗粒混合，得到混合料，放入球磨机中，控制温度为5～30℃，球磨5～10h，得到混合物；