[发明专利]一种超声辅助旋喷搅拌制备准晶增强铝基复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种超声辅助旋喷搅拌制备准晶增强铝基复合材料的方法，是针对增强体颗粒与基体材料之间润湿性差、易发生团聚、分布不均，复合材料性能低的问题，采用高硬度和低表面能的铝铜铁准晶做增强体，以提高增强体颗粒与基体的润湿性，采用超声波辅助旋喷搅拌的方法制备准晶增强铝基复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，金相组织中初生α‑Al晶粒呈现球状或近球状，树枝状的α‑Al基本消失，初生α‑Al晶粒分布均匀，晶粒尺寸细化，抗拉强度达265Mpa，延伸率达9.5％，硬度达89HV，是先进的准晶增强铝基复合材料的制备方法。

主权项

1.一种超声辅助旋喷搅拌制备准晶增强铝基复合材料的方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金、铝铜铁准晶、无水乙醇、氩气、氧化锌脱模剂，其准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位制备方法如下：(1)制备成型模具成型模具用热作模具钢制造，模具型腔为圆筒形，型腔表面粗糙度均为：Ra0.08‑0.16μm，型腔斜度角为5°；(2)预处理铝铜铁准晶球磨，将铝铜铁准晶750g±1g置于球磨机的球磨罐内，进行球磨，磨球与粉体的体积比为3:1，球磨时间3.5h，球磨后成铝铜铁准晶细粉；筛选，将铝铜铁准晶细粉用400目筛网过筛，球磨、过筛反复进行，成铝铜铁准晶粉末；(3)铝合金切块将铝合金15000g±1g置于钢质平板上，用机械切块，块体尺寸≤10mm×20mm×20mm；(4)熔炼铝合金液铝合金液的熔炼是在熔炼炉内进行的，是在预热、熔炼、保温过程中完成的；①清理熔炼坩埚，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚内部，使表面清洁，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内表面，使其洁净；②预热铝合金块，将切制的铝合金块置于预热炉内，进行预热，预热温度为200℃，备用；③预热熔炼坩埚，开启熔炼炉加热器，预热熔炼坩埚，预热温度250℃；④将预热的铝合金块置于预热的熔炼坩埚内，密闭熔炼炉，开始熔炼，熔炼温度750℃±1℃，恒温保温15min；⑤降温至720℃±1℃，恒温保温10min，成铝合金液；(5)超声辅助旋喷搅拌半固态合金熔体①开启熔炼炉电磁泵，将铝合金液通过输料管输送到旋喷搅拌坩埚内；②开启旋喷搅拌炉加热器，温度为585℃±1℃，恒温保温时间为5min，开启旋喷搅拌装置，调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转速为200r/min，恒温搅拌10min，成半固态合金熔体；③开启超声波振动装置，超声波频率为80kHz，调节旋喷搅拌装置控制器，搅拌转速为300r/min；④将铝铜铁准晶粉末放入氩气与准晶混合装置，开启氩气与准晶混合输入管，将混有准晶颗粒的氩气，通过旋喷搅拌装置加入到半固态合金熔体中，通过旋喷搅拌炉出气阀控制旋喷搅拌炉内压强，保持炉内压强为1个大气压；⑤在超声波振动装置辅助下继续搅拌10min；(6)浇铸成型①将成型模具置于预热炉内进行预热，预热温度200℃；②将150mL±5mL氧化锌脱模剂均匀的喷涂在成型模具表面，厚度为0.15mm；③关闭旋喷搅拌装置，开启电磁密闭传输装置，将半固态合金熔体通过出料管浇铸到成型模具中，浇注后冷却至25℃；(7)清理、清洗①开模，取出铸件；②将铸件置于钢质平板上，用机械清理各部及周边；③用砂纸打磨铸件表面，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干，成准晶增强铝基复合材料；(8)检测、分析、表征对制备的准晶增强铝基复合材料的形貌、色泽、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；用金相显微镜进行金相组织分析；用透射电子显微镜进行微观组织分析；用X射线衍射仪进行XRD分析；用电子万能试验机进行抗拉强度及延伸率分析；用维氏硬度计进行硬度分析；结论：准晶增强铝基复合材料为圆棒状，金相组织中初生α‑Al晶粒呈现球状或近球状，树枝状的α‑Al基本消失，初生α‑Al晶粒分布均匀，晶粒尺寸明显细化，抗拉强度达265Mpa，延伸率达9.5％，硬度达89HV。