[发明专利]一种耐低温铝合金复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种耐低温铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，该复合材料由基材和增强体组成，所述基材为铝合金，所述增强体为连续纤维和晶须，该方法包括以下步骤：

1）将碳纤维束丝缠绕在铝合金表面预切的螺旋型切槽中，铝合金不断做周向旋转，旋转速度5mm/s；

2）将纯Al坩埚熔炼炉熔化加注到金属液包中，通入气压为0.7～0.85 MPa 的高压氮气将金属液雾化；

3）在步骤2）金属液雾化过程中向雾化室通入氧气与纯Al液滴发生氧化反应，沉积距离为400～450mm，在铝合金表面沉积形成Al₂O₃涂层获得了预置铝合金，保护碳纤维束丝在后续工序不被损伤；

4）将Li、 Si、 Fe、 Cu、 Mn、 Mg、 Cr 、Zn、Zr、 Ti、Al金属块按质量分数进行配制，得基材原料；

5）将步骤4）中获得的基材原料添加到坩埚熔炼炉熔化成金属液；

6）将晶须超声震荡充分搅拌加注到喷射沉积设备的固体颗粒流化输送器中；

7）将步骤5）获得的金属液注入到金属液包中；

8）将喷射沉积设备的固体颗粒流化输送器和雾化器同时通入气压为0.7～0.85 MPa氮气将金属液和晶须同时雾化，沉积在周向旋转的预置铝合金上获得铸坯，铝合金旋转速度5mm/s；

9）将步骤8）获得的铸坯放到热挤压机中预热至500～550 ℃，保温30min，再在温度为570℃，挤压比为16～30，挤压速度为1～3mm/s的条件下热挤压成型，得挤压管材；

10）将步骤9）获得的挤压管材进行第一级固溶处理，固溶温度470±5℃，保温时间2h，得第一级固溶处理后的管材；

11）将步骤10）中第一级固溶处理后的管材进行第二级固溶处理，固溶温度520±5℃，保温时间1h，室温水冷，转移时间≤12s，得第二级固溶处理后的管材；

12）将步骤11）中第二级固溶处理后的管材进行人工时效处理，时效温度190±5℃，保温时间12h，得复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强体在复合材料中占基材体积百分数35～60% 。

3.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述连续纤维在复合材料中占基材体积百分数30～50%，所述晶须在复合材料中占基材体积百分数5～10% 。

4.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铝合金为Al- Li合金，各元素的质量分数为Li：2.0～3.0， Si：≤ 0.10， Fe：≤ 0.1， Cu：2.4～3.0， Mn：0.4～0.8， Mg：0.8～1.4， Cr：≤ 0.05,Zn：0.10～0.2， Zr：0.08～0.15， Ti：≤ 0.15，其余为Al 。

5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述的晶须为Al₂O₃，其晶须平均直径150μm，长径比为95 。

6.根据权利要求1-4任一项所述方法制备的复合材料在制备钻杆中的应用。