[发明专利]铝基复合材料制备方法

摘要

本发明的一种铝基复合材料制备方法，利用高速旋转的搅拌头伸入装夹好的基体材料和增强体材料叠加体中，高速旋转的搅拌头轴肩与基体材料高速摩擦，使基体材料温度升高软化，同时基体材料夹层中的增强体材料随着高速旋转的搅拌头做高速回旋运动，并与软化的基体材料在高速运动过程中进行充分混合，最终形成高性能铝基复合材料。

主权项

1.一种铝基复合材料制备方法，其特征是：第一步：根据所要制备的铝基复合材料中增强体和铝基体材料比例，称取相应比例的基体材料和增强体材料；第二步：酸洗或机械打磨方法去除铝基体板材表面上的Al₂O₃氧化膜，将除去Al₂O₃氧化膜的铝基体板材放置于真空干燥箱中，对真空干燥箱做抽真空处理，真空度为5×10^‑2Mpa,设定真空干燥箱温度为50℃，50℃下干燥3小时；第三步：将准备好的铝基体和增强体材料，以铝基体板材为底板，通过火焰喷涂、等离子喷涂或粉刷等方式将增强体材料均匀涂敷在铝基体板材上，并根据所需添加增强体材料的量确定涂敷层的厚度，最后将涂敷有增强体材料的铝基体板材放置于真空干燥箱中，对真空干燥箱做抽真空处理，真空度为5×10^‑2Mpa,设定真空干燥箱温度为50℃，50℃下干燥4小时；第四步：将准备好的带增强体材料涂层的铝基体板材逐层叠加并压实，通过装夹U型槽宽度及所需铝基复合材料整体厚度共同确定叠加体厚度；第五步：将第四步确定好厚度叠加体，通过螺栓、螺母及固定压板进行装夹固定，并将螺母锁紧；第六步：根据第五步准备好的装夹体厚度选择搅拌工具尺寸，搅拌工具的搅拌针长度要稍小于厚度，并将搅拌工具安装到加工设备上；第七步：将第五步准备好的装夹体通过装夹U型槽、压板、螺栓和螺母等部件装夹固定到工作台上；第八步：根据第五步的装夹体厚度、长度及所制备复合材料性质差异，制定主轴转速、主轴倾角、‑Z方向行走距离、‑Z方向行走速度、Y方向行走距离、Y方向行走速度、Z方向行走距离、Z方向行走速度等加工工艺参数，并将加工工艺参数输入到控制系统中；第九步：设定加工起点，手动控制搅拌工具到达待加工叠加体的一端，使搅拌工具与待加工叠加体表面距离为0.2mm，并与待加工叠加体较近一侧的端面保持在2～3cm距离；第十步：启动加工设备进行搅拌加工，搅拌工具首先达到设定转速，沿着‑Z方向行走到设定距离，再沿Y方向以速度行走进行搅拌加工，到达设定行走距离后，搅拌工具上升，搅拌加工过程完毕；第十一步：待第十步第一道加工完毕后，拆卸装配体，通过铣床将加工表面铣削平整；第十二步：将装夹体再次装配到工作台上，装夹固定；第十三步：在与第一道加工工序相邻位置重新设定加工起点，重复第九步、第十步、第十一步、第十二步，直到将整个待加工面加工完毕为止。