本发明涉及新材料技术领域,具体涉及一种颗粒增强铝基复合材料铸造方法。
背景技术:
铝基复合材料因具有密度小、耐腐蚀等许多优点而成为近年优先发展的新材料。其中颗粒、晶须、短纤维等非连续增强的铝基复合材料因为可以应用传统的合金材料成形工艺制取且具有各向同性和良好的二次加工性而受到重视,尤其是陶瓷颗粒,来源广泛,价格低廉,用颗粒增强的铝基复合材料其性能可与钛合金媲美,而价格不到钛合金的1/10,因而被誉为有突破性进展的材料并已投入实用。
加拿大、美国、英国等在90年代初期已建成或正在兴建批量铸造生产这种复合材料的工厂,已有铸锭和各种型材及制品出售,颗粒增强的铝基复合材料通常用粉末冶金法和铸造法制取,因此是研究最活跃和前途广阔的可实用工艺方法。
现有的铸造法制取这种颗粒增强铝基复合材料工艺复杂,成本高,不容易实现大规模工业化生产。
技术实现要素:
针对现有技术的不足,本发明一种颗粒增强铝基复合材料铸造方法,把这种颗粒增强铝基复合材料推向工业规模应用的有效手段,该方法制取颗粒增强铝基复合材料工序少,工艺简单,成本低,容易实现大规模工业化生产。
实现本发明目的的技术方案是
一种颗粒增强铝基复合材料铸造方法,包括如下步骤:
1)将实用活塞合金为基体材料,在半固态下进行搅拌;
2)在搅拌半固态浆体完成后,加入固体颗粒,加热的同时继续搅拌,得到液态铝合金材料;
3)将步骤2)中的液态液态铝合金材料降温至液-固两相区,得到液态铝合金材料;
4)将步骤3)中得到的液态铝合金材料,放置于惰性气体中;
5)在惰性气体环境中液态搅拌液态复合材料,并逐步将温度降低至常温,可得到高质量的颗粒增强铝基复合材料。
步骤1)中所述的基体材料为颗粒大小为14.2μm,半固态下搅拌时间为6个小时;
步骤2)中所述的固体颗粒为中空管及实心棒材,搅拌方式为研磨机搅拌,并在封闭环境中预热增强颗粒,温度为670-700°C,当铝合金融合后,经过去气和扒渣后,;
步骤3)中所诉的降温方式为静置降温至液-固共存状态
步骤4)所述的惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡;在复合过程中没有颗粒漂浮或聚沉,中粗颗粒能取得满意的分散效果。
步骤5)中所述的高质量的颗粒增强铝基复合材料,颗粒分布比较均匀,颗粒与铝合金界面结合良好。
有益效果
本发明方法简单、可靠、经济,只经简单重熔就仍可得到很好的复合材料,完全熔化后升至较高温度时,用工具搅动也看不到颗粒浮出或沉底,而且这种重熔可以反复进行多次。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步的阐述,但不是对本发明的限定。
实施例
一种颗粒增强铝基复合材料铸造方法,包括如下步骤:
1)将实用活塞合金为基体材料,在半固态下进行搅拌;
2)在搅拌半固态浆体完成后,加入固体颗粒,加热的同时继续搅拌,得到液态铝合金材料;
3)将步骤2)中的液态液态铝合金材料降温至液-固两相区,得到液态铝合金材料;
4)将步骤3)中得到的液态铝合金材料,放置于惰性气体中;
5)在惰性气体环境中液态搅拌液态复合材料,并逐步将温度降低至常温,可得到高质量的颗粒增强铝基复合材料。
步骤1)中所述的基体材料为颗粒大小为14.2μm,半固态下搅拌时间为6个小时;
步骤2)中所述的固体颗粒为中空管及实心棒材,搅拌方式为研磨机搅拌,并在封闭环境中预热增强颗粒,温度为670-700°C,当铝合金融合后,经过去气和扒渣后,;
步骤3)中所诉的降温方式为静置降温至液-固共存状态
步骤4)所述的惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡;在复合过程中没有颗粒漂浮或聚沉,中粗颗粒能取得满意的分散效果。
步骤5)中所述的高质量的颗粒增强铝基复合材料,颗粒分布比较均匀,颗粒与铝合金界面结合良好。