[发明专利]原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法，涉及含非金属的有色金属合金的制造，是采用真空快淬技术和超声波振动方法制得原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料NdB6/Al‑Cu‑Mn的方法，以Al‑B中间合金、纯Al和纯Nd为原料，采用真空快淬技术制得原位NdB6/Al纳米复合材料薄带，将Al‑Cu‑Mn合金与该薄带一起置入坩埚电阻炉内进行熔炼，并借助超声波振动制备出纳米陶瓷颗粒分布均匀的原位纳米陶瓷颗粒增强铝基NdB6/Al‑Cu‑Mn复合材料，该方法克服了现有技术中纳米陶瓷颗粒在铝基体中聚集，与铝液润湿性差，生产成本高的缺陷。

主权项

1.原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：采用真空快淬技术和超声波振动方法制得原位纳米陶瓷颗粒增强铝基NdB₆/Al‑Cu‑Mn复合材料的方法，具体步骤如下：第一步，配置原料：称取所需用量的Al‑B中间合金、纯Al和纯Nd，Al‑B中间合金中B元素含量的质量百分比为2％～3％，按照Al‑B中间合金∶纯Al∶纯Nd＝5∶3～4∶1～0.6的质量比进行配置原料；第二步，制备原位NdB₆/Al纳米复合材料薄带：将第一步称取的原料配料混合均匀后放入石英管中，将装有原料的石英管放入真空快淬炉的感应线圈中，在真空快淬炉中进行熔炼甩带，真空度为2×10^‑3～5×10^‑3Pa，随后充入氩气，炉内氩气压强为0.4～0.5MPa，调节电流大小为0.5～0.7A，通过感应加热使石英管中的原料熔化并反应，反应时间为10～20s，随后通过向石英管中充入氩气的方式将熔体喷射到线速度为10～30m/s的铜辊上，喷射压强为0.1～0.5MPa，由此采用真空快淬技术制得原位NdB₆/Al纳米复合材料薄带；第三步，制备原位纳米陶瓷颗粒增强铝基NdB₆/Al‑Cu‑Mn复合材料：将商购的Al‑Cu‑Mn合金放入石墨粘土坩埚中，置入坩埚电阻炉内进行熔炼，熔炼温度为750～800℃，待石墨粘土坩埚中的合金完全熔化为合金熔体后，将上述第二步制得的原位NdB₆/Al纳米复合材料薄带加入到该石墨粘土坩埚中的合金熔体中，商购的Al‑Cu‑Mn合金与原位NdB₆/Al纳米复合材料薄带的质量配比为Al‑Cu‑Mn∶NdB₆/Al＝8～9∶1，随后用石墨棒进行充分搅拌成均匀的熔液，再将充分搅拌均匀的熔液重新放入到坩埚电阻炉中进行加热，待温度达到750～800℃后，将超声辐射头浸入石墨粘土坩埚的熔液中10～20mm，并开启超声辐射发生器电源开关，调节超声辐射发生器的频率为20～21KHZ，电压为250～300V，振动时间为2～3min，取出超声辐射头，随后将石墨粘土坩埚中的熔液浇铸到预热好的钢模中，由此借助超声波振动制备出纳米陶瓷颗粒分布均匀的原位纳米陶瓷颗粒增强铝基NdB₆/Al‑Cu‑Mn复合材料。