[发明专利]一种Al基复合材料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及难混熔合金技术领域，尤其涉及一种Al‑Bi‑TiB₂复合材料及制备方法和应用。本发明提供的制备方法将TiB_2p/Al复合材料和Bi单质加热熔化，得到Al‑Bi‑TiB₂熔体；所述TiB_2p/Al复合材料中TiB₂颗粒的质量百分含量≤6％，所述Al‑Bi‑TiB₂混合熔体中Bi相的质量百分含量≤20％；将所述Al‑Bi‑TiB₂熔体超声处理后浇铸，得到所述Al‑Bi‑TiB₂复合材料。本发明提供的制备方法显著提高了Al‑Bi‑TiB₂复合材料的屈服强度和抗拉强度。

技术领域

本发明涉及难混熔合金技术领域，尤其涉及一种Al-Bi-TiB₂复合材料及制备方法和应用。

背景技术

复合材料是由两种或者两种以上物理和化学性质不同的材料组合而成的一种多相固体材料。几种性质不同的材料在性能上取长补短，产生协同效应，因此，所制得的复合材料的综合性能优于原组成材料，可以满足各种不同的要求。复合材料一般包括基体和增强体两部分，通常将连续分布的组分称为基体，而将处于基体中的不连续组分称为增强体。复合材料的基体可以采用金属或者合金、高分子材料、陶瓷材料等，主要是起连接增强体和传载作用。

难混熔合金具有独特的液相分离特性，可以提供很多特有的物化性能和工艺性能，其中，Al-Bi合金中Bi元素作为一种自润滑元素，以相对较软相的形式分布在Al基体中，由于其优良的耐磨性被认为是有前途的轴瓦材料，广泛应用于汽车等行业。

目前，Al-Bi合金可以使用粉末冶金法或搅拌铸造法等传统方法制备，然而，搅拌铸造法制得的Al-Bi合金微观组织具有严重的相团聚现象，Al基体与富Bi相会出现明显的分层现象，粉末冶金法的生产工艺复杂，成本较高，最为关键的是制得的Al-Bi合金无法根本解决重力偏析问题，同样容易出现Al基体与富Bi相明显的分层现象，这种不均匀的结构严重限制了Al-Bi合金的实际应用。综上，无论是粉末冶金法还是搅拌铸造法，制备的Al-Bi合金均无法实现富Bi相在Al基体中均匀分布，影响了Al-Bi合金的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Al-Bi-TiB₂复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的Al-Bi-TiB₂复合材料具有更加优秀的屈服强度和拉应力。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种一种Al-Bi-TiB₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将TiB_2p/Al复合材料和Bi单质加热熔化，得到Al-Bi-TiB₂熔体；所述TiB_2p/Al复合材料中TiB₂颗粒的质量百分含量≤6％，所述Al-Bi-TiB₂熔体中Bi相的质量百分含量≤20％；

将所述Al-Bi-TiB₂熔体超声处理后浇铸，得到所述Al-Bi-TiB₂复合材料。

优选的，所述TiB_2p/Al复合材料中TiB₂颗粒的质量百分含量为3～6％。

优选的，所述Al-Bi-TiB₂熔体中Bi相的质量百分含量5～20％。

优选的，所述超声处理的功率为1～5kW，所述超声处理的频率为15～30kHz，所述超声处理的时间为3～6min。

优选的，所述加热熔化的程序包括以下步骤：