[发明专利]一种双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金及其制备方法

权利要求书

1.一种双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将高温氧化处理的SiC粉与Al-Si-Mg合金粉球磨混合，包裹铝箔制成圆柱形陶铝复合压坯，具体包括：

将粒度为5-20μm的SiC粉末、粒度为15-40μm的Al-Si-Mg合金粉配制成混合粉末，放入球磨罐中，球磨时间为24-96h，

其中，所述SiC粉与Al-Si-Mg合金粉的质量比为1:20-1:1.5，所述圆柱形陶铝复合压坯的致密度为60-75％；以及

所述球磨罐中盛有Φ4.5-Φ20mm的ZrO₂陶瓷球，球料质量比为10:1，球料总体积为球罐容积的2/3，转速为20-90rpm，且正反转交替进行，间隔时间30min；

步骤2：将Al粉、Ti粉和B粉球磨混合，包裹铝箔制成圆柱形压坯，并进行真空烧结，具体包括：

以25-60K/min的速率升温至573K，真空除气，继续升温至763-783K，保温10-20min；

继续升温至1173-1193K，保温10min，降温至1073K，保温过程中对所述圆柱形压坯施加轴向25-55MPa的压力，保压20-90s，真空冷却至室温；

其中，所述圆柱形压坯的致密度为60-75％，所述Ti粉和B粉的质量比为1.85:1，真空烧结后所述圆柱形压坯中纳米TiB₂的质量分数为20wt.％；

步骤3：将Al-Si-Mg合金在1073-1123K下熔融精炼，按照质量比7:3-8:2分为第一部分Al-Si-Mg合金液和第二部分Al-Si-Mg合金液；

将所述圆柱形陶铝复合压坯置于第一部分Al-Si-Mg合金液中，机械搅拌120-300s，保温3-5min；

将所述圆柱形压坯置于第二部分Al-Si-Mg合金液中，机械搅拌60-180s，超声处理5-10min；

将第一部分Al-Si-Mg合金液与第二部分Al-Si-Mg合金液混合，机械搅拌2-5min，超声处理3-8min，保温3-5min，浇铸得到纳米TiB₂和微米SiC陶瓷颗粒强化的铝合金；

其中，所述纳米TiB₂和微米SiC陶瓷颗粒强化的铝合金的化学组成及其质量百分比为：Si：6.5％-10wt.％；Mg:0.3-0.7wt.％；TiB₂：0.1-0.5wt.％；SiC：2-8wt.％；余量为Al。

2.如权利要求1所述的双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤1中，SiC粉的高温氧化处理采用分段氧化方式对SiC进行高温氧化处理：

以20-100K/min的速率升温到573K，保温10min；

继续以20-100K/min的速率升温到973K，保温10min；

加热至预定温度973-1373K，保温1-12h。

3.如权利要求1或2所述的双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金的制备方法，其特征在于，还包括对纳米TiB2和微米SiC陶瓷颗粒强化的铝合金进行固溶处理，固溶温度为813K，固溶时间为6-15h，固溶处理后进行冷水淬火。

4.如权利要求3所述的双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金的制备方法，其特征在于，还包括对固溶处理后的铝合金在空气中进行自然时效处理，时效时间为6-15h。

5.如权利要求4所述的双尺度陶瓷颗粒混杂高弹性模量高强度铝合金的制备方法，其特征在于，还包括对自然时效处理后的铝合金进行人工时效处理，时效温度428-438K，时效时间为6-15h。