含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法与流程

文档序号:14590422发布日期:2018-06-02 06:36阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)纳米尺度内生TiC/Al中间合金的制备:

(1a)纳米碳管的球磨剪断活化预处理:将直径8-30纳米,长度20-50微米的纳米碳管放入球磨罐中,球料比为100:1,将混料机的球磨速度设置为200-300r/min,球磨时间为0.5-3小时;

(1b)反应压坯的制备:

a.称取所需的13-48μm Al合金粉、13-48μm Ti粉和经球磨预处理的纳米碳管、无定型炭黑粉备用;所用铝合金粉质量分数为:Mg:4.5wt.%~6.6wt.%;Mn:0.4 wt.%~0.85 wt.%;Si:0.01 wt.%~0.045 wt.%;Fe:0.01 wt.%~0.20wt.%;Cu:0.01wt.%~0.15 wt.%;Zn:0.01 wt.%~0.22 wt.%;Ti:0.12 wt.%~0.32 wt.%;Be:0.0001wt.%~0.0003 wt.%;余量为Al;

b.反应压坯成分为Al合金粉:56.99-83.64 wt.%;Ti粉:13.08-34.38 wt.%;纳米碳管CNT:1.64-4.315wt.%;炭黑:1.64-4.315wt.%;反应压坯中纳米碳管CNT和炭黑粉质量比为:1:1;

将不同配比不同粒度Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的纳米碳管、无定型炭黑粉按以下五种配比配制成100g混合粉末;

①当内生纳米TiC陶瓷颗粒的占纳米尺度内生TiC/Al中间合金的体积分数为10vol.%:将碳纳米管CNTS/炭黑,钛粉,铝合金粉分别按照各自重量分别为:含纳米碳管CNT和炭黑的碳源:3.28克,钛粉:13.08克,铝合金粉:83.64克,配制成100克混合粉末;其中纳米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.%,即:纳米碳管CNT:1.64克;炭黑:1.64克;

②当内生纳米TiC陶瓷颗粒的占纳米尺度内生TiC/Al中间合金的体积分数为20vol.%:将碳纳米管CNTS/炭黑,钛粉,铝合金粉分别按照各自重量分别为:含纳米碳管CNT和炭黑的碳源:6.13克,钛粉:24.43克,铝合金粉:69.44g,配制成100g混合粉末;其中纳米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.%,即:纳米碳管CNT:3.065克;炭黑:3.065克;

③当内生纳米TiC陶瓷颗粒的占纳米尺度内生TiC/Al中间合金的体积分数为20vol.%:将碳纳米管CNTS/炭黑,钛粉,铝合金粉分别按照各自重量分别为:含纳米碳管CNT和炭黑的碳源:8.63克,钛粉:34.38克,铝合金粉:56.99g,配制成100g混合粉末;其中纳米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.%,即:纳米碳管CNT:4.315克;炭黑:4.315克;

c.将不同组分、粒度的反应物粉料与氧化锆磨球放入混料罐中,罐中盛有直径分别为5mm、7mm、11mm、15mm、20mm、22mm的ZrO2球,每种10个,ZrO2球质量共800g,球料比设置为8:1,将混料机的球磨速度设置为30-60r/min,混料时间设置为8-48小时;

d.将球磨混料的粉料取出,称取100g粉料用铝箔包住在液压试验机上压制成直径约45mm,高度约为30mm的圆柱形压坯;致密度为65-75%;

(1c)压坯烧结原位反应合成纳米尺度内生TiC/Al中间合金:

将步骤(1b)中制备的圆柱形压坯放入压坯烧结原位反应致密化所用的石墨模具,将石墨模具和圆柱形压坯整体放入真空燃烧合成炉中,关上炉门,抽真空至炉内压力低于10Pa;开始加热;加热速度设置为25-40K/min;当到炉内测量温度显示为1173K时,保温10min,然后对圆柱形压坯开始施加轴向压力,应力值约为35-55MPa,并保持压力约15-25s;随后关闭加热装置,保持炉内真空,随炉冷却至室温;

(2)含有纳米TiC颗粒铝合金铸锭的制备:

(2a)按照铝合金的成分为:Mg:4.5 wt.%~6.6 wt.%;Mn:0.4 wt.%~0.85wt.%;Si:0.01 wt.%~0.045 wt.%;Fe:0.01 wt.%~0.20 wt.%;Cu:0.01wt.%~0.15 wt.%;Zn:0.01 wt.%~0.22 wt.%;Ti:0.12 wt.%~0.32 wt.%;Be:0.0001wt.%~0.0003 wt.%;余量为Al,配置铝合金,将配置铝合金的原料一起加入到干燥的熔炼炉中,加热到温度为1023-1073K条件下熔炼1h~2h,得到铝合金熔液;

(2b)随后加入纳米尺度内生TiC/Al中间合金,纳米TiC陶瓷颗粒实际加入量为0.01wt.%-0.3wt.%,机械搅拌2-4min;

(2c)将超声波探头接触至液面保温5min后,下降探头至液面以下100-150mm并保温5min;随后开启超声波设备,振动3-8 min;

(2d)加入0.05-0.10wt.%的清渣剂对合金液进行精炼除渣,打渣处理后保温5min;

(2e)将超声处理后的铝合金溶液在温度在1003K-1023K下铸造成坯、铸造速度为100 mm/min~120mm/min;冷却水强度为0.05MPa~0.08MPa;冷却水温度为283K-303K;铸造成直径为130mm-135mm的铸锭;

(3)铸锭均匀化处理:

(3a)将步骤2中制备得到的铸锭切断,断后的铸锭长度为400mm,再将铸锭表面的氧化皮车削掉,制得直径为120mm-125mm的铝合金铸锭;

(3b)进行均匀化退火处理,退火温度为773K-803K,保温时间为20h-22h,得到铝合金铸锭;

(4)含有纳米TiC颗粒铝合金热挤压塑性成型:

(4a)将步骤3中经均匀化处理后的含有纳米TiC颗粒铝合金放入电阻炉中加热至673K-733K,保温1h-3h,

(4b)再放入挤压机中,温度为673K-753K条件下进行热挤压塑性成型,制得线材毛料;挤压比为12:1;

(5)铝合金焊丝线材拉拔成型:

(5a)将步骤4制得的线材毛料在温度为653K-703K条件下保温1.5h~2.5h,然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下,然后空冷至室温;

(5b)将线材进行第一次拉拔,拉拔至直径为8.2mm~8.6mm的线材,将线材进行中间退火,退火温度为653K-703K,保温时间1.5h~2.5h,然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下,然后空冷至室温;

(5c)再将线材进行第二次拉拔,拉伸至直径为6.7mm~7.1mm的线材,将线材进行中间退火,退火温度为653K-703K,保温时间1.5h~2.5h,然后以25-30K/h的速度降温冷却至543K以下,然后空冷至室温;

(5d)重复步骤5c,共进行6~9道次拉拔+中间退火,每道次拉拔面收缩率为16~18%,并且,每道次的变形量一致;最终制得1.6mm~3.0mm直径含有微量纳米碳化钛颗粒铝合金焊丝线材。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1