[发明专利]一种Al-Ti-C-SiC复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Al‑Ti‑C‑SiC复合材料及其制备方法，解决了现有技术中的Al‑Ti‑C中间合金在作为细化剂使用时，铝合金材料的细化处理效果不理想的技术问题。它由下述重量百分比的原料制成：Al粉：48%‑53.3%；Ti粉：36%‑40%；C粉：6%‑6.7%；SiC粉：0‑10%；各原料的重量百分比之和为100%。本发明制备的Al‑Ti‑C‑SiC复合材料包含纳米SiC和微细TiC颗粒，在使用的过程中，可以使用到晶粒细化处理中和变质处理中，晶粒细化效果良好。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种Al-Ti-C-SiC复合材料及其制备方法。

背景技术

理想的铸锭组织是铸锭整个截面上具有均匀、细小的等轴晶，这是因为等轴晶各向异性小，加工时变形均匀、性能优异、塑性好，利于铸造及随后的塑性加工。要得到这种组织，通常需要对熔体进行晶粒细化处理，在晶粒细化处理过程中需要使用到细化剂。

Al-Ti-C中间合金中细小的TiC颗粒在铝合金熔体中的聚集倾向低，同时可以避免Zr、Cr、Mn等元素造成的毒化作用，是铝合金材料的细化剂。但是受至于Al-Ti-C燃烧反应的条件，在缓慢加热情况下，Al会优先与Ti发生放热反应。提高体系内的温度，从而增加了体系中的Al₃Ti，而TiC的含量较低，会造成后期加入铝合金材料中细化处理效果不理想的情况。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、在Al-Ti-C 中间合金制备过程中通过降低Al含量来提高反应绝热温度，以实现反应的正常进行，但这会造成Ti剩余，降低体系中TiC的含量；

2、工艺方法上传统的辐射加热方法会延长反应时间对TiC颗粒的粒度和形貌产生不良影响；

3、现有技术中的Al-Ti-C中间合金在作为细化剂使用时，铝合金材料的细化处理效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Al-Ti-C-SiC复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的Al-Ti-C中间合金在作为细化剂使用时，铝合金材料的细化处理效果不理想的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种Al-Ti-C-SiC复合材料，它由下述重量百分比的原料制成：Al粉：48%-53.3%；Ti粉：36%-40%；C粉：6%-6.7%；SiC粉：2-10%；各原料的重量百分比之和为100%。

进一步的，各原料的重量百分比分别为：Al粉：48%-51.7%；Ti粉：37%-39%；C粉：6.1%-6.5%；SiC粉：3%-10%；各原料的重量百分比之和为100%。

进一步的，各原料的重量百分比分别为：Al粉：50.7%；Ti粉：38%；C粉：6.3%；SiC粉：5%。

本发明提供的Al-Ti-C-SiC复合材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）将纳米SiC颗粒进行预处理：将纳米SiC颗粒依次经过表面氧化处理、酸洗、一次冲洗、碱洗、二次冲洗、烘干、球磨，得到预处理后的纳米SiC粉；

（2）按配比称取Al粉、Ti粉、C粉和步骤（1）中得到的预处理后的纳米SiC粉，然后将Al粉、Ti粉、C粉和纳米SiC粉进行混合球磨，并将球磨后的混合粉末压制成压胚；

（3）在氩气的保护下使用激光器对步骤（2）中得到的压胚进行加热并使压胚发生自蔓延反应，自蔓延反应结束后自然冷却；即可制得Al-Ti-C-SiC复合材料。

进一步的，所述步骤（1）中的表面氧化处理具体为：将纳米SiC颗粒在1150℃-1200℃焙烧2h-3h。