[发明专利]一种原位三元纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种原位三元纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，采用两步法制备三元纳米颗粒增强铝基复合材料，第一步:首先将含有TiB₂增强颗粒形成元素的反应混合盐加入到熔融态的纯铝熔体中，同时施加声磁耦合场，制备出含有TiB₂增强颗粒的铝基复合材料，该复合材料用作增强颗粒中间合金；第二步：按照所需要不同体积分数的增强颗粒(ZrB₂+Al₂O₃)把称量好的反应混合盐加入到AA6111熔体中，反应过程中施加声磁耦合场，反应结束后加入TiB₂纳米颗粒中间合金，经保温静置、精炼、打渣、浇铸制得AA6111基复合材料铸锭，最后对铸锭进行T6热处理获得三元(ZrB₂+Al₂O₃+TiB₂)高强度、高模量纳米颗粒增强铝基复合材料，具体步骤为：

(1)以硼砂、氟硼酸钾、氟锆酸钾、氟钛酸钾为反应盐，工业纯铝和AA6111合金为基体；首先将反应盐粉末烘干，KBF₄、K₂TiF₆反应盐按生成5wt.％TiB₂增强颗粒的中间合金称量，K₂ZrF₆和硼砂反应盐按照生成最终得到的原位(ZrB₂+Al₂O₃+TiB₂)纳米颗粒增强AA6111基复合材料中(ZrB₂+Al₂O₃)体积分数的1-3％称量并混合均匀，用铝箔包裹待用；

(2)制备TiB₂增强颗粒中间合金：将称量好的工业纯铝锭放入预热的坩埚中进行熔化，升温至830～870℃，将称量好的KBF₄、K₂TiF₆混合反应盐粉末加到铝熔体中；待反应盐完全加入后开启声磁耦合场，在850℃反应30min后，将熔体冷却至730～750℃精炼、扒渣，然后用铜模进行浇铸，浇铸后的楔形铸锭即为TiB₂增强颗粒中间合金，以备用；

(3)制备(ZrB₂+Al₂O₃+TiB₂)纳米颗粒增强AA6111基复合材料：将称量好的AA6111铝合金放入到预热的石墨坩埚中熔化，升温至830～870℃，将称量好的氟锆酸钾和硼砂加入到AA6111合金熔体中，完全加入反应盐粉末后开启声磁耦合场，在850℃反应15min后，进行精炼、扒渣；等温度冷却到750℃，把预先称量好的TiB₂中间合金加入到熔体中，TiB₂中间合金量按照TiB₂所占(ZrB₂+Al₂O₃+TiB₂)纳米颗粒增强AA6111复合材料重量的1～3wt.％称取；待TiB₂中间合金完全熔化后开启声磁耦合场，保温15～20min后进行精炼、扒渣，然后用铜模进行浇铸，从而获得(ZrB₂+Al₂O₃+TiB₂)纳米颗粒增强AA6111基复合材料；

(4)将得到的复合材料进行T6热处理，包括固溶和时效处理；

所述的声磁耦合场的参数是励磁电流为200～250A，磁场频率为15～20Hz，超声功率为1.5～2KW，超声频率为20～30KHz。

2.如权利要求1所述的一种原位三元纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应盐粉末烘干温度为200～250℃，烘干时间为2～3h。

3.如权利要求1所述的一种原位三元纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浇铸所得的TiB₂增强颗粒中间合金中，TiB₂颗粒所占的比重是5wt％，剩余的元素为Al。

4.如权利要求1所述的一种原位三元纳米颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，固溶处理温度设定为自室温升至545～550℃，保温2.5～3h，随后在温度不超过30℃的水浴中淬火处理，淬火转移时间小于10s；时效处理温度制定为自室温升至160～180℃，保温6～8h后随炉冷却。