[发明专利]一种粉末冶金铝基材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种粉末冶金铝基材料，原料粉末包括质量百分数为0.01％～5％的氢化钛，余量为铝基体粉末，所述铝基体粉末为铝单质粉末或铝合金粉末或铝基复合材料粉末。本发明还涉及用于制备该种粉末冶金铝基材料的制备方法，包括以下步骤(a)混粉；(b)成形；(c)烧结；(d)热处理。该种粉末冶金铝基材料的烧结变形量较小，该种制备方法工艺简单适用于大批量生产。

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种粉末冶金铝基材料及其制备方法。

背景技术

铝合金是一种低密度、高比强度的轻质材料，铝合金取代铁基、铜基零件后有利于减轻自重、节能减排，铝合金在航空航天、汽车、机械制造、船舶、化学工业等领域已经得到大量应用。例如，超音速战斗机的横梁、高压气缸、汽车悬臂构件、发动机的叶片、机壳和缸套、汽车发动机和变速箱零件等都广泛使用铝合金。然而，许多零件不仅要求轻质和较好的力学性能，如硬度、强度、耐磨性、热膨胀系数、高温力学性能等，而且要求较高的尺寸精度。特别是结构零件，如变速箱的传动机构零件，对尺寸精度要求极高。这对铝合金零件的制造精度提出了较高的要求。

粉末冶金工艺节能节材、近净成形，是一种绿色制造技术，适合大规模生产。粉末冶金铝合金零件结合粉末冶金和铝合金的优势，具备足够的力学性能，可部分取代传统的铁基、铜基零件，有利于推动轻量化发展。但铝合金液相烧结的特性导致其烧结变形较严重，目前在粉末冶金领域常用模具设计来解决烧结变形的问题；但铝合金的烧结变形具有不均匀性和随机性，难以通过模具设计消除。烧结变形是粉末冶金铝基材料的关键技术难题之一，严重阻碍其批量化生产。因此，需要一种能采用其他方法解决该烧结变形问题的粉末冶金铝基材料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种烧结变形量较小的粉末冶金铝基材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种用于制备上述粉末冶金铝基材料的工艺简单、生产效率较高、适用大批量生产的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种粉末冶金铝基材料，原料粉末包括质量百分数为0.01％～5％的氢化钛粉末，余量为铝基体粉末，所述铝基体粉末为铝单质粉末或铝合金粉末或铝基复合材料粉末。

优选的，所述氢化钛粉末的质量百分数为0.1％～1.5％。

优选的，所述氢化钛粉末纯度为95％-99.9％，其中钛元素与氢元素物质的量比为0.5～2。

一种用于制备上述的粉末冶金铝基材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)混粉：将所述铝基体粉末、所述氢化钛粉末按照组分比例混合均匀，得到原料粉末；

(b)成形:将步骤(a)所得粉末压制成形，得到坯体；

(c)烧结：在保护气氛下对步骤(b)所得坯体进行烧结，获得烧结件；

(d)热处理：将步骤(c)制得的所述烧结件依次进行固溶处理和人工时效热处理；

对于所述烧结件为纯铝基体或是热处理不可强化的铝合金基体的不进行步骤(d)。

优选的，保护气氛为N₂，H₂，或Ar气氛。

优选的，所述步骤(c)的烧结温度为550～660℃，保温时间为5～60min。本发明保温完毕后的冷却采用随炉冷却，即继续在保护气氛保护下缓慢冷却。进一步优选，控制冷却时间0.5～3h。

优选的，所述步骤(d)的所述固溶处理的固溶温度为450～580℃，固溶时间为0.5～6h；所述人工时效的人工时效温度为100～200℃，人工时效时间为3～24h。