[发明专利]一种铝基复合材料的热挤压成型制备方法

说明书

本发明公开了一种铝基复合材料的热挤压成型制备方法，铝基复合材料成分及质量百分比组成为：钛网的质量分数为5％～15％，碳化硼增强体的质量分数为16％～22％，其余为基体铝合金。制备方法包括：预制体制备、预制体加热及铝基体熔炼、挤压铸造、退火及脱模处理、热处理。本发明以钛合金网和B₄C陶瓷颗粒为增强体、铝合金为基体，实现铝基复合材料钛网三维网状结构，且通过预制体制备工艺、热处理工艺优化，实现高强度、高硬度等综合性能优异的抗弹用钛丝陶瓷混合增强铝复合材料制备，该方法制备工艺简单、工业化可行性高、适宜产业化生产。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料挤压铸造领域，特别涉及一种铝基复合材料的热挤压成型制备方法。

背景技术

随着现代化战争快节奏的变化，对抗弹用装甲材料也提出了越来越高的要求，开发高性能装甲用抗弹材料的任务也越来越紧迫。不仅仅是对防护效果单方面的要求，还需要对抗弹装甲材料的密度提出了更低的要求。而传统铝合金装甲虽然密度较低，但是在防护效果上并不尽如人意，如果只为了保证防护效果则必须增加装甲厚度，这会对武器装备的性能大打折扣。

目前，TiAl合金发展较为迅速，主要由于其高比刚度、高比强度以及优异的耐高温性能，被广泛的用于高温结构内，然而虽然钛铝合金的性能较为优异，但是钛铝合金并不能发挥出钛合金的超高强度特性，而本身塑性又偏低，很难想到利用钛铝合金进行防护装甲。材料具备优异抗弹性能的主要原因是一方面材料具备高强度和高硬度，另一方面装甲材料能够有效的磨蚀弹头，因此，制备出两方面性能优异的复合材料是最佳的选择。除此以外，B₄C是自然界除了金刚石和立方氮化硼以外的第三硬度的物质，耐磨性极佳，非常适用于抗弹材料的增强体，同时B₄C化学性质比较稳定，与铝合金基体在制造复合材料的过程中难以发生界面反应，也是铝合金的一种优良增强体。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明公开了一种抗弹用钛丝陶瓷混合增强的铝基复合材料及其热挤压成型制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种铝基复合材料的热挤压成型制备方法，其特征在于，所述复合材料的成分包括钛网、碳化硼增强体、基体铝合金；所述复合材料中钛网的质量百分含量为5％～15％、碳化硼增强体的质量百分含量为16％～22％、其余为基体铝合金；所述方法包括如下步骤：

(1)将钛网按照钢模具内腔的尺寸加工成圆形，按照所述复合材料中钛网的质量百分含量、目数、钛丝直径，将钛网沿钢模具底部逐层铺展；按照所述复合材料中碳化硼增强体的质量百分含量将碳化硼颗粒粉体加入至钢模具中，将钢模具上部用钢板封沿，将封沿后的钢模具置于振动台上震动；震动完毕后取下钢板，利用压力机压实钛网和碳化硼颗粒粉体，得到预制体；

(2)将预制体加热保温；基体铝合金为2XXX铝合金或7XXX铝合金，将基体铝合金置于化铝炉中进行融化，待基体铝合金融化后进行除气，随后进行保温，得到铝合金液；

(3)将铝合金液浇铸至钢模具中，利用压力机将铝合金液压入预制体中，保压过程结束后，将钢模具整体置于退火炉中进行退火处理；退火结束后立即将钢模具从退火炉中取出，将钢模具中材料进行脱模，得到复合材料坯料；

(4)将复合材料坯料保温、水淬火后进行时效处理。

根据上述的铝基复合材料的热挤压成型制备方法，其特征在于，所述钛网的材质为TC4 铝合金，所述钛网的目数为1目～30目，所述钛网的钛丝直径为0.5mm～1mm；所述碳化硼增强体中的碳化硼颗粒尺寸为25μm～50μm。