[发明专利]一种多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有效
申请号: | 201811608130.8 | 申请日: | 2018-12-27 |
公开(公告)号: | CN109554572B | 公开(公告)日: | 2020-03-20 |
发明(设计)人: | 邱丰;佟昊天;杨宏宇;舒世立 | 申请(专利权)人: | 吉林大学 |
主分类号: | C22C1/10 | 分类号: | C22C1/10;C22C32/00;C22C21/02;C22C21/00;C22C1/06;C22F1/04;C22F1/043 |
代理公司: | 北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙) 11369 | 代理人: | 姜美洋 |
地址: | 130000 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 尺度 陶瓷 颗粒 混杂 弹性模量 强度 铝合金 及其 制备 方法 | ||
1.一种多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;
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%;
步骤2:将Al粉、Ti粉、BN粉和B4C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773K,保温15-25min;
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BN粉和B4C粉的摩尔比为1:1,所述Ti粉,B4C粉和BN粉的摩尔比为9:2.8:2.8,真空烧结后所述圆柱形压坯中TiCN、AlN和TiB2颗粒的质量分数为20-40wt.%;
步骤3:将Al-Si-Mg合金在1073-1123K下熔融精炼得到Al-Si-Mg合金液;
将所述圆柱形压坯置于Al-Si-Mg合金液中,机械搅拌60-180s;
再将所述圆柱形陶铝复合压坯置于Al-Si-Mg合金液中,机械搅拌120-300s,保温3-5min后,超声处理3-8min,继续保温3-5min,除渣处理后浇铸得到复合陶瓷颗粒强化铝合金;
其中,所述复合陶瓷颗粒强化铝合金中的化学组成及其质量百分比为:Si:6.5%-10wt.%;Mg:0.3-0.7wt.%;SiC:3-8wt.%;TiCN、AlN和TiB2:0.1-0.6wt.%;余量为Al。
2.如权利要求1所述的多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10-20min;
继续以20-100K/min的速率升温到973K,保温5-10min;
加热至预定温度973-1373K,保温1-12h。
3.如权利要求1或2所述的多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,还包括对复合陶瓷颗粒强化铝合金进行固溶处理,固溶温度为803-823K,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所述的多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所述的多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,时效温度为428-438K,时效时间为6-15h。
6.如权利要求1或2所述的多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3中,所述除渣处理包括:加入0.05-0.10wt.%的清渣剂对合金液进行精炼除渣,所述清渣剂的成分及质量百分比为:KCl:35wt.%;MgCl2:30wt.%;AlF3:5wt.%;Na3AlF6:15wt.%;Mg3N2:5wt.%;Na2CO3:5wt.%;C2Cl6:5wt.%。
7.如权利要求6所述的多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,制备所述圆柱形陶铝复合压坯的压力为60-100MPa;制备所述圆柱形压坯的压力为60-100MPa。
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