一种原位Al₂O₃颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法

专利名称：一种原位Al₂O₃颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法。
背景技术：
颗粒增强铝基复合材料具有比强度高、比模量高等诸多优点而应用于航空、航天及汽车制造等领域。传统的外加颗粒增强体与金属基体之间存在润湿性差、结合不良或界面脆性等一系列问题，从而限制了该类材料的推广与应用。原位合成法具有界面结合良好、 无污染及润湿性好等优点，但受冶金温度和反应时间的影响较大，且获得的复合材料不理想。随着半固态成形技术和理论的发展与成熟，原位合成与半固态成形技术的结合为新型材料制备技术的发展指弓I 了一个新的方向。近液相线法是一种在合金液相线附近进行恒温保温，精确控制冷却过程，以获得均匀细小的等轴晶。该方法适合大规模工业生产制备原位铝基复合材料半固态浆料，工艺操作简单，制备成本低廉。与液态成型相比，半固态成型较为平稳，无涡流和喷射，减少了夹杂、卷气、宏观偏析，降低了凝固收缩和成型温度，增强颗粒在基体内分布均匀。

发明内容
本发明的目的在于提供了一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法。本发明是这样来实现的，首先将Al-Si-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780 8000C，并在此温度静置20 30 min后，将质量百分比为I. 0% 5. 0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干处理并用铝箔包覆，加入到熔体中，保温lOmin，然后将超声变幅杆伸入合金熔体中，超声10 20min，超声功率为150W 300W，然后快速降温至580 590°C保温10 20min，得到原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料。所述Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为I :1，Al-Si-Cu合金中Si的质量百分比为10. 5% 11. 5%，Cu的质量百分比为3. 0% 3. 5%，余量为Al。本发明的技术效果是得到的原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整，完全满足半固态成形要求，而且工艺简单，安全可靠，操作方便，且无三废污染。


图I为本发明所述的原位铝基复合材料的半固态组织的XRD。图2为本发明实施实例I条件下原位Al2O颗粒增强3A1-Si-Cu复合材料半固态组织形貌。图3为本发明实施实例2条件下原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态组织形貌。
具体实施例方式本发明将通过以下实施例作进一步说明。图I为加入Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末制备的原位Al2O3颗粒增强 Al-Si-Cu复合材料半固态组织的XRD图谱,可看出其原位生成了 Al2O3颗粒。本实施例中所述的原位Al2O颗粒增强3A1-Si-Cu复合材料半固态浆料,是通过原位合成与近液相线法制备的，其中Al2O3的含量为I. O 5. Owt. %。实施实例I
将Al粉和B2O3粉按质量比I :1混合后球磨，制成预制块并破碎成粉末备用。将 Al-Si-Cu铝合金锭放入坩埚中过热至800°C，在此温度静置20 min后，用钟罩压入铝箔包覆的质量分数为1%的混合粉末，保温IOmin后将超声变幅杆探头置于熔体液面下，对熔体施加超声作用，超声时间为lOmin，功率为200W。超声作用结束时，快速降温至580°C保温处理IOmin后，即可获得内生颗粒增强铝基复合材料半固态浆料，见图2。实施实例2
将Al粉和B2O3粉按质量比I :1混合后球磨，制成预制块并破碎成粉末备用。将 Al-Si-Cu铝锭放入坩埚中过热至800°C，在此温度静置20 min后，用钟罩压入铝箔包覆的质量分数为3%的混合粉末，保温IOmin后将超声变幅杆探头置于熔体液面下，对熔体施加超声作用，超声时间为20min，功率为300W。超声作用结束时，快速降温至585°C保温处理 20min后，即可获得内生颗粒增强铝基复合材料半固态浆料，见图3。从图1、2、3中可以看出，采用本发明得到的原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整，完全满足半固态成形要求，而且工艺简单，安全可靠，操作方便， 且无三废污染。
权利要求
1.一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法，其特征在于 首先将Al-Si-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780 800°C，并在此温度静置20 30 min 后，将质量百分比为I. 0% 5. 0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干处理并用铝箔包覆，加入到熔体中，保温lOmin，然后将超声变幅杆伸入合金熔体中，超声10 20min， 超声功率为150W 300W，然后快速降温至580 590°C保温10 20min，得到原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料。
2.根据权利要求I所述的一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法，其特征是所述Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为I :1，Al-Si-Cu合金中Si 的质量百分比为10. 5% 11. 5%，Cu的质量百分比为3. 0% 3. 5%，余量为Al。
全文摘要
本发明公开了一种原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料的制备方法。制备方法为:首先将Al-Si-Cu合金锭放入熔化炉内加热到780～800℃,并在此温度静置20～30min后,将质量百分比为1.0%～5.0%的Al粉和B2O3粉球磨破碎后的混合粉末烘干处理并用铝箔包覆，加入到熔体中，保温10min，然后将超声变幅杆伸入合金熔体中，超声10～20min，超声功率为150W～300W，然后快速降温至580～590℃保温10～20min，得到原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态浆料。本发明的技术效果是得到的原位Al2O3颗粒增强Al-Si-Cu复合材料半固态组织均匀、圆整，完全满足半固态成形要求，而且工艺简单，安全可靠，操作方便，且无三废污染。
文档编号C22C1/02GK102586635SQ20111041478
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者贺儒, 闫洪, 黄翔 申请人:南昌大学