专利名称：一种弥散强化铝的制备方法
技术领域：
本发明涉及铝基材料，具体地说是一种用于提高铝基材料力学性能的弥散强化铝的制备方法。
背景技术：
在现有技术中，提高铝基材料力学性能的方法之一主要采用搅拌式球磨机来制备弥散强化铝，该方法由奥地利维也纳技术大学的Jangg教授等在1975年提出，参考文献为Jangg G.Aluminium，1975，51(10)641，主要采用搅拌式球磨将细石墨粉与铝粉进行球磨，在球磨过程中石墨粉很均匀的分散在铝粉中，由于球磨的能量高，所以有部分石墨与铝粉在研磨过程中发生化学反应生成Al4C3粒子，这种方法又称为“反应球磨”，研磨后将粉末冷压成生坯，经过热处理使石墨全部与Al反应生成Al4C3，最后将生坯经热挤压成可以应用的棒材，这种材料的强度可以达到540MPa左右。其不足之处在于在使用搅拌式球磨机过程中，搅拌缸下部存在一个死角，大量的粉在此堆集结块，所以研磨粉的回收率只能达到60％，所以该技术很难工业化生产；另外，采用搅拌式球磨，石墨粉在铝粉中的分散性还不够理想，原因是这种球磨冲击能太高，致使两种粉在还未充分混均匀之前就已开始团聚结块，所以影响最终材料强度的进一步提高。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种生产过程中回收率高、力学性能更优的弥散强化铝的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用震动球磨方法，将细石墨粉与雾化铝粉预混合后放入振动球磨机中进行反应球磨，使石墨粉和铝粉在振动球磨机缸体中、在震动的同时随缸体自转进行冲击运动，得到混合均匀的球形混合颗粒，冷压成坯，经热处理后使石墨与铝反应生成Al4C3颗粒，再在常规温度条件下挤压成棒材；所述振动球磨机使用φ5～6mm的钢球，球料比为5∶1。
本发明具有如下优点1.材料力学性能好。由于本发明采用震动式球磨方法，使冲击能量适中，石墨粉在铝基体中的分散得以改善，所以在最后的挤压产品中，材料的机构性能也得到了提高，加工后的棒材抗拉强度从540MPa提高到620MPa。
2.研磨粉的回收率高。与现有技术搅拌式球磨技术相比，本发明球磨反应在震动球磨机里进行，震动球磨机的缸体在震动的同时，缸体自身转动，粉末在研磨过程中不团聚结块，不存在死角，研磨后粉的回收率从60％提高到98％，从而降低了成本。
具体实施例方式
实施例用颗粒度小于200目的雾化铝粉加入3％(重量百分比)颗粒度小于2微米的石墨粉，在混料机中混合3小时，将混好的粉放入振动球磨机中，振动球磨机使用φ5mm的钢球，球料比为5∶1，球磨时间为12小时，得到的球磨后的粉料为φ1mm左右的球形颗粒；将所述球形颗粒放入钢模中冷压成坯料，坯料为φ40mm，高60mm的圆柱体；再将所述圆柱形坯料放入热处理炉中，在500℃温度下处理3小时，使石墨和铝反应生成Al4C3颗粒；最后在500℃温度条件下将坯料挤压成φ10的棒材，该棒材强度高，而且耐高温。
本发明原理是由于Al4C3颗粒细小，在铝基体中均匀分布，对铝基体构成弥散强化作用，使这种材料的抗拉强度可以达到620MPa左右，又由于Al4C3在铝的熔点温度以下是稳定的，所以这种强化作用可一直维持到500℃以上。本发明材料在550℃热处理120小时后硬度只略有下降，而碳添加量越高硬度下降越小(添加量不能超过5％)，材料机械性能在高温下的稳定性由弥散强化质点Al4C3在高温下的稳定性所决定。
本发明制备的弥散强化铝材料抗拉强度达到620MPa，延伸率为1～2％，研磨后粉末的回收率达到98％。
相关比较例用颗粒度小于200目的铝粉与3％(重量百分比)颗粒度小于2微米的石墨粉在混料机中混合3小时，混合后的粉放入搅拌式球磨机中球磨，搅拌棒400转/分，用φ8mm的钢球，球料比为3∶1，研磨3小时，得到的混合颗粒为球形，直径2～3mm；将上述颗粒放入钢模中冷压成φ40mm，高60mm的圆柱体；将这些圆柱坯料放入550℃的热处理炉中处理3小时，使石墨与铝反应生成Al4C3颗粒；最后在500℃温度条件下挤压成φ10的棒材，该棒材抗拉强度为540MPa，粉的回收率为60％。
权利要求
1.一种弥散强化铝的制备方法，其特征在于采用震动球磨方法，将细石墨粉与雾化铝粉预混合后放入振动球磨机中进行反应球磨，使石墨粉和铝粉在振动球磨机缸体中、在震动的同时随缸体自转进行冲击运动，得球形混合颗粒，冷压成坯，经热处理后使石墨与铝反应生成Al4C3颗粒，再在常规温度条件下挤压成棒材。
2.按照权利要求1所述弥散强化铝的制备方法，其特征在于所述振动球磨机缸中使用φ5～6mm的钢球，球料比为5∶1，球磨时间为10～14小时。
全文摘要
本发明涉及铝基材料，具体地说是公开一种弥散强化铝的制备方法，它使用震动球磨，将细石墨粉与雾化铝粉预混合后放入振动球磨机中进行反应球磨，使石墨粉和铝粉在振动球磨机缸体中、在震动的同时随缸体自转进行冲击运动，得球形混合颗粒，冷压成坯，经热处理后使石墨与铝反应生成Al
文档编号C22C21/00GK1408891SQ0112820
公开日2003年4月9日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者闵家源, 何冠虎, 郭敬东, 张艳玲, 王宝全, 杨菲 申请人:中国科学院金属研究所