[发明专利]一种改善搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金中产生裂纹缺陷的加工工艺在审
申请号: | 202011368910.7 | 申请日: | 2020-11-30 |
公开(公告)号: | CN112501470A | 公开(公告)日: | 2021-03-16 |
发明(设计)人: | 舒欢 | 申请(专利权)人: | 安徽兆鑫铝业科技有限公司 |
主分类号: | C22C1/10 | 分类号: | C22C1/10;C22C21/02;C22C1/02;C22C32/00;C01B32/956;C04B38/00 |
代理公司: | 合肥广源知识产权代理事务所(普通合伙) 34129 | 代理人: | 汪纲 |
地址: | 238200 安徽省*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 改善 搅拌 铸造 法制 碳化硅 铝合金 产生 裂纹 缺陷 加工 工艺 | ||
本发明公开了一种改善搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金中产生裂纹缺陷的加工工艺,涉及铸造铝合金加工技术领域,具体工艺如下:1)配制碳纳米管和氧化石墨烯的混合分散液;2)制得气凝胶;3)制得碳化硅复合气凝胶;4)碳化硅复合气凝胶进行改性处理;5)将铸造铝合金原料加热溶化得到铝合金溶液,将改性碳化硅复合气凝胶加入到铝合金管中,然后加入到铝合金溶液中,经过处理后浇铸到模具中,成型后脱模,即可得到所需的碳化硅/铸造铝合金。本发明提供的加工工艺,可以有效的降低搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金工艺中裂纹的产生,从而有助于实现铝合金铸件强度提升的技术效果,具有广阔的应用前景。
技术领域
本发明属于铸造铝合金加工技术领域,具体涉及一种改善搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金中产生裂纹缺陷的加工工艺。
背景技术
铸造铝合金具有质量小、比强度大、弹性模量高、耐磨性能好、延展性好等特点,已在汽车、船舶、电子、航空航天、军工等行业中得到广泛运用。 但对于汽车活塞、气缸、发动机缸盖、直升机旋翼、航天飞行器等铸造铝合金构件来说,其长期在高温、高压、高盐雾、强腐蚀、长周期的复杂环境中服役,对铸造铝合金强度、塑韧性、耐高温性提出了更高要求。SiC颗粒增强铸造铝合金技术,通过在铝合金中添加SiC增强颗粒,提升铸造铝合金性能,已成为铸造铝合金强韧化中研究最多、应用前景最广的技术之一。
SiC与铝合金熔体的润湿性差,当SiC/Al在长时间高温下润湿角才会减小, 这对于大规模工业生产是不现实的,对此人们提出了搅拌铸造的方法来改善SiC/Al的润湿性。搅拌铸造法制备SiC/铸造铝合金材料的基本原理是:将预处理的 SiC颗粒经送粉装置送入铝合金熔体,在保护气体氛围下,通过搅拌作用将 SiC颗粒与熔体混合,最后冷却凝固得到SiC/铸造铝合金材料。由于搅拌作用可以产生剪切力,从而改善熔体与SiC的润湿性,使SiC颗粒进入熔体,均匀分散。常见的搅拌方式有机械搅拌、超声搅拌和电磁搅拌等。搅拌铸造法制备 SiC/铸造铝合金材料有以下优点:无需专用模具、可以成规模大批量生产;可以直接成型较为复杂的铸件,后续机械加工少,减少了成本;通过搅拌作用可以碎化枝晶,提高异质形核铝,细化晶粒提升铸件的性能。尽管搅拌铸造在大规模生产方面有着巨大的优势,但在许多方面也同样面临着问题,例如SiC颗粒与铝原子界面能差异、热学性质的不同,导致SiC颗粒在熔体中容易团聚,这些 SiC 颗粒团聚的地方往往会导致裂纹源产生,使得铸件中易产生裂纹,从而严重降低了铸件的性能。因此,在采用搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金时,如何降低裂纹缺陷的产生,对提升铸件的性能具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种改善搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金中产生裂纹缺陷的加工工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种改善搅拌铸造法制备碳化硅/铸造铝合金中产生裂纹缺陷的加工工艺,具体工艺如下:
1)称取适量的碳纳米管置于管式炉中,在氩气气氛下,以10-15℃/min升温速率加热至1300-1400℃,热处理2-3h,随炉冷却至室温后分散于N,N-二甲基甲酰胺中,控制碳纳米管与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为1:50-60g/mL,在700-800W下超声处理50-60min,再经10000-12000r/min离心处理10-15min除去N,N-二甲基甲酰胺,得到湿态碳纳米管,再将湿态碳纳米管加入到质量浓度为3-4mg/mL的氧化石墨烯分散液中,经4000-5000r/min高速搅拌20-30min以及40-80W超声处理5-10min,得到氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为3-6:1的混合分散液;本发明中,通过将碳纳米管进行高温热处理,可以使碳纳米管含氧基团的数量减少,从而提高其碳化程度,使得碳纳米管的缺陷得到修复,有利于碳纳米管表现为低的失重量,使得碳纳米管在后期的铸铝高温环境下表现为较低的热失重比例,从而使得碳纳米管在铸铝高温环境下可以保持结构的完整;
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