[发明专利]一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法，是针对铝基材料存在硬度低、抗拉强度低、耐腐蚀性能差的情况，以铝合金为基体，铝铜铁准晶为增强剂，经真空熔炼炉熔炼、氩气底吹保护、浇铸、挤压，制成准晶增强型铝基复合材料，此制备方法工艺先进，工序严密，数据精确翔实，制备的准晶增强型铝基复合材料硬度达82.6HB，提高61.33％，抗拉强度达到283Mpa，提高74.75％，耐腐蚀性提高30％，是十分理想的准晶增强型铝基复合材料的制备方法。

主权项

一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金、铝铜铁准晶、氧化锌、水玻璃、铝箔、丙酮、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位制备方法如下：(1)制备浇铸、挤压模具浇铸、挤压模具为圆筒形，用石墨材料制作，模具型腔尺寸为Φ100mm×200mm，型腔表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；(2)配制涂覆剂称取氧化锌50g±1g、水玻璃10g±1g，量取去离子水500mL±5mL，加入混浆机中进行搅拌，搅拌转数50r/min，搅拌时间80min；搅拌后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；(3)预处理铝铜铁准晶①球磨，将铝铜铁准晶颗粒置于球磨机的球磨罐内，进行球磨，球磨时间4h，球磨后成细粉；②超声波分散清洗，将球磨后的细粉置于烧杯中，然后加入丙酮300mL，混合；将烧杯置于超声波分散仪中，进行超声波分散清洗，超声波频率28kHz，超声波分散时间100min，成混合液；③抽滤，将混合液置于抽滤瓶的布式漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存滤饼，弃去清洗液；④真空干燥，将滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度100℃，真空度8Pa，干燥时间60min，干燥后成铝铜铁准晶细粉；(4)预处理铝合金①将铝合金块体用机械切制成小块体，小块体尺寸≤50mm×50mm×50mm；②用铝箔包覆切割后的铝合金块；③预热，将包覆的铝合金块置于加热炉内预热，预热温度200℃±5℃，预热时间50min；(5)熔炼制备准晶增强型铝基复合材料准晶增强型铝基复合材料的熔炼是在中频感应熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；①清洗、预热和内表面涂覆圆筒形模具用丙酮清洗圆筒形模具型腔，使之洁净；均匀涂覆圆筒形模具型腔表面，涂覆层厚度1mm；将圆筒形模具置于干燥箱中预热，预热温度180℃；②打开中频感应熔炼炉，清理石墨熔炼坩埚内部，并用丙酮清洗，使坩埚内部洁净；③将包覆铝箔的铝合金块2000g±1g置于坩埚底部，将铝铜铁准晶细粉50g±1g置于铝合金块上部；④关闭中频感应熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强≤10Pa；开启中频感应熔炼炉加热器，开始加热，加热温度600℃±5℃；⑤在石墨坩埚底部通入氩气底吹管，向坩埚内输入氩气，氩气底吹速度1000C³/min，使炉内压强保持在0.045Mpa，并由出气管阀调控；继续加热熔炼，熔炼温度720℃±5℃，在此温度恒温保温20min；⑥浇铸关闭氩气底吹管，除去坩埚内熔液表面熔渣；对准预热的筒形模具浇口，进行浇铸，铸满为止；⑦冷却，将浇铸了合金熔液的模具在空气中冷却至430℃；(6)挤压将浇铸后的圆筒形模具移入挤压机上，用圆柱形挤压棒，对准圆筒形模具内铸块进行挤压，挤压压强为100Mpa，加压时间为20s；挤压后即为准晶增强型铝基复合材料；(7)脱模，冷却，挤压后继续施压，使铸件脱出，空气中冷却至25℃；(8)检测、分析、表征对制备的准晶增强型铝基复合材料的形貌、色泽、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用扫描电镜进行形貌分析；用金相分析仪进行金相组织分析；用X射线衍射仪进行XRD分析；用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；用布氏硬度计进行硬度分析；结论：准晶增强型铝基复合材料为块体，硬度达82.6HB，提高61.33％；抗拉强度达到283Mpa，提高74.75％，耐腐蚀性提高30％。