600MPa强度级高强度高抗晶间腐蚀SiCw增强铝基复合材料及制备方法

本发明涉及一种铝基复合材料，尤其是一种新型铝基复合材料及其制备方法，具体地说是一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、航空航天及军事工业对轻质高刚度高强度材料的需求是永恒的。研制性能更高的轻质高刚度高强度材料一直是世界各国优先发展的高科技领域。

2、sicw增强铝基复合材料是最典型的轻质高刚度高强度材料，具有比重低、比弹性模量高、比强度高、耐热、耐疲劳等一系列特性，在航空航天、军工等领域发挥了不可替代的作用。

3、众所周知，铝基复合材料的强度与塑性、耐腐蚀性能间通常存在倒置关系。晶间腐蚀是高强铝基复合材料常见的一种腐蚀形态，也是一种基础腐蚀形态，对高强铝基复合材料使用寿命和使用安全性带来很大的损害。一般而言，高强铝基复合材料的强度愈高，晶间腐蚀性能愈低。现有的高强铝基复合材料其晶间腐蚀深度一般远高于200μm。

4、到目前为止，尚未有一种具有自主知识产权的600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料的成分设计及其制备方法可供使用，这一定程度上制约了我国航空航天、武器装备等工业的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过成分设计和制备加工技术设计，发明一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料及制备方法。

2、本发明的技术方案之一是：

3、一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料，其特征在于：它主要由碳化硅晶须(sicw)、商业2124al和自制的ti合金化2000系铝合金组成，其中，碳化硅晶须(sicw)的体积百分比为10％，商业2124al的体积百分比为56.7vol.％，自制的ti合金化2000系铝合金的体积百分比为33.3vol.％，各组分之和为100％。

4、所述的自制的ti合金化2000系铝合金主要由铝(al)、铜(cu)、镁(mg)、钛(ti)组成、其中，铜(cu)的质量百分比为6.6％，镁(mg)的质量百分比为2.55％，钛(ti)的质量百分比为0.945％，余量为铝和少量杂质元素；各组分之和为100％。

5、本发明的技术方案之二是：

6、一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料的制备方法，其特征是它依次包括：(1)复合材料粉制备；(2)复合材料锭制备；(3)塑性变形加工；(4)强韧化热处理。

7、所述的复合材料粉制备，其过程为：乙醇中搅拌增强体、超声波分散增强体、湿磨增强体、加入商业2124al合金粉湿磨、烘干、干磨、筛粉、加入自制的ti合金化2000系铝合金粉干磨、再次筛粉、真空干燥；即获得复合材料粉末；

8、所述的复合材料锭制备为：采用“冷等静压(cip)-包套抽真空-热等静压(hip)”的方法制备复合材料锭；包套抽真空最终温度为550℃，hip的温度为525℃、时间为4h、压力为140mpa；

9、所述的塑性变形加工为：包套热挤压，挤压比为10:1、挤压温度为480℃，包套材质为6061al；二次挤压为无包套挤压，挤压比为10:1、挤压温度为440℃；

10、所述的强韧化热处理为：退火处理+固溶处理+时效处理；退火处理工艺为250℃×6h+350℃×6h+450℃×12h保温后随炉冷却，固溶处理工艺为470℃×2h+480℃×2h+490℃×2h+500℃×2h+510℃×18h保温后室温水淬，时效处理工艺为自然时效或150℃人工时效。即可获得600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料。

11、本发明的有益效果：

12、(1)本发明获得了一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料的成分及其制备方法。

13、(2)本发明铝基复合材料抗拉强度可达602.228mpa，同时断后伸长率为2.8％，按国标gb/t 7998-2005(铝合金晶间腐蚀测定方法)。

14、(3)本发明公开了一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料的成分与制备方法，一定程度上打破了国外对高性能铝基复合材料的技术封锁，可满足我国航空航天、武器装备等领域的需求。

15、(4)本发明通过大量的试验获得了理想的制备方法，尤其是通过采用按次序加入各中间合金及纯金属的方法来控制各组份含量，按本发明的工艺能容易地得到符合要求的铝基复合材料。

技术特征：

1.一种600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料，其特征在于：它主要由碳化硅晶须(sicw)、商业2124al和自制的ti合金化2000系铝合金组成，其中，碳化硅晶须(sicw)的体积百分比为10％，商业2124al的体积百分比为56.7vol.％，自制的ti合金化2000系铝合金的体积百分比为33.3vol.％，各组分之和为100％。

2.根据权利要求1所述的600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料，其特征在于：所述的自制的ti合金化2000系铝合金主要由铝(al)、铜(cu)、镁(mg)、钛(ti)组成、其中，铜(cu)的质量百分比为6.6％，镁(mg)的质量百分比为2.55％，钛(ti)的质量百分比为0.945％，余量为铝和少量杂质元素；各组份之和为100％。

3.一种权利要求1所述的600mpa强度级高强度高抗晶间腐蚀sicw增强铝基复合材料的制备方法，其特征是它依次包括：(1)复合材料粉制备；(2)复合材料锭制备；(3)塑性变形加工；(4)强韧化热处理。

技术总结
一种600MPa强度级高强度高抗晶间腐蚀SiCw增强铝基复合材料及制备方法，其特征在于：它主要由碳化硅晶须（SiCw）、商业2124Al和自制的Ti合金化2000系铝合金组成。该复合材料的制备依次包括：（1）复合材料粉制备；（2）复合材料锭制备‑“冷等静压‑包套抽真空‑热等静压”；（3）塑性变形加工；（4）强韧化热处理。本发明铝基复合材料抗拉强度可达602.228MPa，同时断后伸长率为2.8％、按国标GB/T 7998‑2005(铝合金晶间腐蚀测定方法）其晶间腐蚀最大深度为121.51微米。

技术研发人员：胡朝星,许晓静,范同祥,李建伟,张洁,白翔,曹斌,陈枫华,姚辉,李帅迪,吴健铭,罗耘天,黄麟
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13