一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种准晶增强型铝基复合材料的制备方法，属有色金属材料制备及应 用的技术领域。
【背景技术】
[0002] 铝合金是有色金属合金，具有较好的强度、韧性、导电导热性能，常用作结构材料， 在航空航天、电子工业、汽车制造领域得到了较广泛的应用；但铝合金硬度较低、抗拉强度 低、耐腐蚀性差，使其在工业上应用受到了较大的局限。
[0003] 准晶是一种具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相，准晶 材料具有脆性、金相组织疏松的缺陷，很难用作结构材料，但准晶具有高硬度、不粘性、低膨 胀系数、耐磨、耐热、耐腐蚀、低摩擦系数的综合性能，可做复合材料的增强相，使复合材料 的力学性能得到提高。
[0004] 目前，用准晶做增强相制备铝基复合材料还处于研宄阶段，其工艺技术还有待提 尚。
【发明内容】
[0005] 发明目的
[0006] 本发明的目的是针对【背景技术】的情况，以铝合金为基体，铝铜铁准晶为增强剂，经 在真空熔炼炉熔炼、铸造、挤压，制成准晶增强性铝基复合材料，以提高铝基复合材料的力 学性能。
[0007] 技术方案
[0008] 本发明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
[0009] 铝合金：ZAlSi7Mg， 固态块体， 2000g士Ig 错铜铁准晶：Al63Cii25Fei2，固态颗粒， 50g士Ig 氧化锌：ZnO IOOg士Ig 水玻璃：Na2SiO3AH2O 50g士 Ig 铝箔：Al 300mmx0.5mmx300mm 丙酮：C3H6O 600mL士 IOmL 丄-离 了-水：H2O I OOOmL士50mL 氩气：Ar I OOOOOcm3士 100 cm3
[0010] 制备方法如下：
[0011] (1)制备浇铸、挤压模具
[0012] 饶铸、挤压模具为圆筒形，用石墨材料制作，模具型腔尺寸为Φ IOOmmX 200mm，型 腔表面粗糙度为RaO. 08-0. 16 μ m ;
[0013] (2)配制涂覆剂
[0014] 称取氧化锌50g±lg、水玻璃10g±lg，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 ;
[0015] 搅拌后成乳白色悬浮状液体，即涂覆剂；
[0016] (3)预处理铝铜铁准晶
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 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lOOmin，成混合液；
[0020] 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；
[0021] 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 IKTC，真空度8Pa，干燥时间60min，干燥后成铝铜铁准晶细粉；
[0022] (4)预处理铝合金
[0023] ①将错合金块体用机械切制成小块体，小块体尺寸< 50mm X 50mm X 50mm ;
[0024] ②用铝箔包覆切割后的铝合金块；
[0025] ③预热，将包覆的铝合金块置于加热炉内预热，预热温度200°C ±5°C，预热时间 50min ；
[0026] (5)熔炼制备准晶增强型铝基复合材料
[0027] 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；
[0028] ①清洗、预热和内表面涂覆圆筒形模具
[0029] 用丙酮清洗圆筒形模具型腔，使之洁净；
[0030] 均匀涂覆圆筒形模具型腔表面，涂覆层厚度Imm ;
[0031] 将圆筒形模具置于干燥箱中预热，预热温度180°C ;
[0032] 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；
[0033] ③将包覆铝箔的铝合金块2000g±lg置于坩埚底部，将铝铜铁准晶细粉50g±lg 置于铝合金块上部；
[0034] ④关闭中频感应熔炼炉，并密闭；
[0035] 开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强彡IOPa ;
[0036] 开启中频感应熔炼炉加热器，开始加热，加热温度600°C ±5°C ;
[0037] 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IOOOC3/ min，使炉内压强保持在0. 045Mpa，并由出气管阀调控；
[0038] 继续加热熔炼，熔炼温度720°C ±5°C，在此温度恒温保温20min ;
[0039] ⑥饶铸
[0040] 关闭氩气底吹管，除去坩埚内熔液表面熔渣；
[0041] 对准预热的筒形模具浇口，进行浇铸，铸满为止；
[0042] ⑦冷却，将浇铸了合金熔液的模具在空气中冷却至430°C ;
[0043] (6)挤压
[0044] 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lOOMpa，挤压时间20s ;
[0045] 挤压后即为准晶增强型铝基复合材料；
[0046] (7)脱模，冷却，挤压后继续施压，使铸件脱出，在空气中冷却至25°C ;
[0047] (8)检测、分析、表征
[0048] 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；
[0049] 用扫描电镜进行形貌分析；
[0050] 用金相分析仪进行金相组织分析；
[0051] 用X射线衍射仪进行XRD分析；
[0052] 用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度分析；
[0053] 用布氏硬度计进行硬度分析；
[0054] 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283Mpa，提尚74. 75 %，耐腐蚀性提尚30 %。
[0055] 有益效果
[0056] 本发明与【背景技术】相比具有明显的先进性，是针对铝基材料存在硬度低、抗拉强 度低的情况，以铝合金为基体、铝铜铁准晶为增强剂，经在真空熔炼炉熔炼，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硬度达82. 6HB，提高61. 33% ;抗拉强度达 283Mpa，提尚74. 75 %，耐腐蚀性提尚30 %，是十分理想的准晶增强型错基复合材料的制备 方法。
【附图说明】
[0057] 图1，准晶增强型铝基复合材料熔炼状态图；
[0058] 图2,准晶增强型铝基复合材料横切面形貌图；
[0059] 图3,准晶增强型铝基复合材料金相显微组织图；
[0060] 图4,准晶增强型铝基复合材料衍射强度图谱；
[0061] 图中所示，附图标记清单如下：
[0062] 1、中频感应熔炼炉，2、炉座，3、炉腔，4、出气管，5、出气阀，6、工作台，7、石墨熔炼 坩埚，8、中频感应加热器，9、合金溶液，10、氩气，11、底吹电机，12、底吹管，13、真空泵，14、 真空管，15、氩气瓶，16、氩气管，17、氩气阀，18、电控箱，19、显不屏，20、指不灯，21、电源开 关，22、中频加热调控器，23、底吹电机调控器，24、真空泵调控器，25、第一电缆，26、第二电 缆。
【具体实施方式】
[0063] 以下结合附图对本发明做进一步说明：
[0064] 图1所示，为准晶增强型铝基复合材料的熔炼状态图，各部位置要正确，按量配 比，按序操作。
[0065] 制备使用的化学物质材料的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升、厘米3 为计量单位。
[0066] 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、