专利名称：一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料制备方法。
背景技术：
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。由于复合材料具有重量轻、强度高、力口工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展；原位反应，增强相不是外加进去的，而是由基体合金与加入的相应元素发生反应，生成一种或几种弥散的增强相，形成原位自生复合材料。采用此方法最大优点是增强相在基体中形成，避免了增强相的污染，利于形成良好的界面结合；超声振动搅拌铸造法制备复合材料，利用高能超声在液体中传播时产生的声空化和声流等次级效应，改变基体材料和增强体的表面能，使两者实现强迫润湿，从而制备得到界面结合良好的复合材料。近年来，国内外学者提出将高能超声复合法与原位复合法结合起来制备金属基复合材料，目的在于利用高能超声空化引起的瞬时高温和高压可促进原位反应的发生，并且由于此方法所生成的增强体是原位生长的，与基体无界面反应，结合牢固，对提到材料的性能有利。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法，它所制备的材料具有硬度高，磨损率低，抗压强度高，耐腐蚀性好，阻尼性好等优异性倉泛。本发明是这样来实现的，一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤先将电阻炉升温到720°C，把工业纯铝放入坩埚中，将铝液过热到800°C 950°C时，加入粒径为20 250 y m经250°C预处理2h的金属铬粉，其中金属铬粉的质量占总质量的1% 20% ;然后采用超声振动搅拌，超声振动的频率为20KHZ，功率为1KW，超声振动时间为5min 30min，最后浇铸成型，得到Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料。本发明的技术效果是(1)该复合材料是通过原位反应制备而成，增强相在基体中均匀分布，与基体结合良好，界面干净；(2)制备工艺简单，易于操作，经济性好，利于实现工业生产自动化；(3)复合材料的性能优异，其维氏硬度可到达88. 3HV，相比纯铝提高了 2. 4倍；磨损率为0. 294%，相比纯铝耐磨性提高了 64. I倍；在lmol/L NaHSO3 + lmol/LNaCl溶液中腐蚀192h后，腐蚀失重率为0. 296g/m2，相比纯铝提高了 2. 21倍；抗压强度5 bc可达到238MPa ;内耗值可达到0. 051084，相比纯铝提高了 25. 7倍。本复合材料的硬度高，磨损率低，抗压强度高，耐腐蚀性好，阻尼性好等，具有良好的应用前景和经济意义。
图I为本发明实施I制备的复合材料微观结构图。图2为本发明实例I制备的复合材料物相分析的XRD分析图谱。
图3为本发明实例2制备的复合材料压缩实验的应力应变图。图4为本发明实例3制备的复合材料阻尼性测试结果。
具体实施例方式实施例I
先将38 ii m的金属铬粉放入SX-6-13型箱式实验炉，在250°C下进行2h预处理，用来提高金属铬粉的活性；再将SQ2-4-13型井式电阻炉升温到720°C，把工业纯铝块放入坩埚；将铝液过热到915°C，加入经预处理的金属铬粉，质量含量为复合材料的5% ;将KJ-1000型超声处理仪的探头伸进铝液面下约5mm，通冷却水，开启超声处理仪，超声振动的功率为1KW，频率为20KHZ，让Al和Cr充分反应；超声振动20min，完成后，浇铸。实施例2
先将75 ii m的金属铬粉放入SX-6-13型箱式实验炉，在250°C下进行2h预处理，用来提高金属铬粉的活性；再将SQ2-4-13型井式电阻炉升温到720°C，把工业纯铝块放入坩埚；将铝液过热到885°C，加入经预处理的金属铬粉，含量为复合材料的8% ;将KJ-1000型超声处理仪的探头伸进铝液面下约5mm，通冷却水，开启超声处理仪，超声振动的功率为1KW，频率为20KHZ，让Al和Cr充分反应；超声振动20min，完成后，浇铸。实施例3
先将75 ii m的金属铬粉放入SX-6-13型箱式实验炉，在250°C下进行2h预处理，用来提高金属铬粉的活性；再将SQ2-4-13型井式电阻炉升温到720°C，把工业纯铝块放入坩埚；将铝液过热到915°C，加入经预处理的金属铬粉，含量为复合材料的10% ;将KJ-1000型超声处理仪的探头伸进铝液面下约5mm，通冷却水，开启超声处理仪，超声振动的功率为1KW，频率为20KHZ，让Al和Cr充分反应；超声振动lOmin，完成后，浇铸。图I为实例I制备出的原位复合材料的微观结构，从图中可以看出金属间化合物均匀在基体中均匀分布，与基体结合良好，界面干净。图2为实例I制备的原位复合材料的XRD成分图，从图中可以看出，原位复合材料主要由Ala 983CraCllPAlCr2等金属间化合物增强相及铝基体组成。图3为实例2制备出的原位复合材料的压缩实验的应力应变图，Sbe可达到238MPa。图4为实例3制备出的原位复合材料的阻尼性测试结果，内耗值为0. 051084。总之，按本发明方法制备的Al-Cr金属间化合物/Al基原位复合材料，金属间化合物增强相原位生成，与基体界面清洁，相容性好；其硬度高，磨损率低，抗压强度高，耐腐蚀性好，阻尼性好；制备工艺简单、成本低，利于实现工业生产自动化。
权利要求
1.一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤先将电阻炉升温到720°C，把工业纯铝放入坩埚中，将铝液过热到800°C 950°C时，加入粒径为20 250 ii m经250°C预处理2h的金属铬粉，其中金属铬粉的质量占总质量的1% 20% ;然后采用超声振动搅拌，超声振动的频率为20KHZ，功率为1KW，超声振动时间为5min 30min,最后烧铸成型,得到Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料。
全文摘要
一种Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤先将电阻炉升温到720℃，把工业纯铝放入坩埚中，将铝液过热到800℃～950℃时，加入粒径为20～250μm经250℃预处理2h的金属铬粉，其中金属铬粉的质量占总质量的1%～20%；然后采用超声振动搅拌，超声振动的频率为20KHZ，功率为1KW，超声振动时间为5min～30min，最后浇铸成型，得到Al-Cr金属间化合物/Al原位复合材料；本发明所制备的本复合材料的硬度高，磨损率低，抗压强度高，耐腐蚀性好，阻尼性好等，具有良好的应用前景和经济意义。
文档编号C22C1/02GK102747262SQ20121026356
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月28日 优先权日2012年7月28日
发明者张坚, 熊光耀, 王秋林, 胡勇, 赵明娟, 赵龙志 申请人:华东交通大学