[发明专利]一种铝合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金复合材料及其制备方法，所述铝合金复合材料是以镍基复合粉末为熔覆材料，采用同步送粉法，对AlSi7Mg铸造铝合金进行激光熔覆得到，所述AlSi7Mg铸造铝合金作为激光熔覆的铝合金基体材料，按重量百分比计，所述熔覆材料由以下元素组成：Cr 18％；Fe 8.0％；Si 4.0％；B 3.2％；C 0.6％；Ni 66.2％。本发明实现了以镍合金作为熔覆材料对铝合金进行熔覆的效果，结果表明：本发明得到了无气孔、少裂纹、组织均匀、质量优良的熔覆层；熔覆层硬度由表向里依次降低，平均硬度约700HV0.2，是基体硬度的4倍，由于熔覆层中部生成了硬度高的中间相，熔覆层中部的局部硬度甚至超过表层，显著提高了铝合金复合材料的硬度，能够满足汽车发动机的使用需求。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种铝合金复合材料及其制备方法。

背景技术

铝合金因其密度低、比强度高等优点广泛应用于航空航天及汽车制造业。由于铝合金韧性差、硬度低、耐磨性差等缺点，限制了其在工业领域的更广泛的应用。激光熔覆对铝合金表面进行强化是解决铝合金零件表面硬度低及耐磨性差等问题的最有效方法之一。与其它表面强化方法相比，激光熔覆具有加工过程清洁、高效，结合强度高等特点，在大温度梯度及高过冷度条件下，能形成不同非平衡凝固相，且熔覆层组织细小、成分均匀、硬度高、耐磨性、耐腐蚀性好。该技术在零件修复、零件表面处理等方面有着广阔的应用前景。

镍合金具有耐腐蚀、高硬度的特点，是较为常用的熔覆材料，但其熔点高达1450℃，不适合单独作为熔点差异大的基体材料的熔覆材料，车用铝合金零件中70％为铸件，由于Al-Si铝合金良好的铸造性能和力学性能，是铝基铸造合金中非常重要的一个系列。但Al-Si系铝合金的硬度远低于钢材，在汽车发动机高温、高压、高冲击载荷、难以润滑等恶劣的工况条件下，铝合金零件易发生摩擦磨损、腐蚀等失效。因此，如何以镍合金作为熔覆材料对铝合金进行熔覆，以制备硬度性能优异的铝合金复合材料是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种硬度性能优异的铝合金复合材料及其制备方法。

一种铝合金复合材料，所述铝合金复合材料是以镍基复合粉末为熔覆材料，采用同步送粉法，对AlSi7Mg铸造铝合金进行激光熔覆得到，所述AlSi7Mg铸造铝合金作为激光熔覆的铝合金基体材料，按重量百分比计，所述熔覆材料由以下元素组成：

其中，按重量百分比计，所述AlSi7Mg铸造铝合金由以下元素组成：

其中，所述熔覆材料采用150-325目的合金粉。

上述铝合金复合材料的制备方法，包括：

将所述AlSi7Mg铝合金从铸锭切割后，加工成板块状，经400#砂纸打磨，去表面氧化层后用乙醇清净、晾干，待用；

将所述熔覆材料在100℃下干燥2小时后备用；

使用所述熔覆材料，采用同步送粉法，对所述AlSi7Mg铸造铝合金进行激光熔覆，激光熔覆的工艺参数为：激光功率1200W；扫描速度：3mm/s～8mm/s；光斑直径1.2mm；送粉率2.5L/min。

其中，将所述AlSi7Mg铝合金从铸锭切割后，加工成100mm×50mm×12mm的板块状。

其中，对所述AlSi7Mg铸造铝合金进行激光熔覆时，扫描速度为5mm/s。

其中，对所述AlSi7Mg铸造铝合金进行激光熔覆时，采用波长为1064nm的Nd:YAG固态激光器，采用同步送粉方式，进行激光熔覆。