CN102586635B - 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 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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引了一个新的方向。
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780～800℃,并在此温度静置20～30 min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。
所述Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为1：1，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。
附图说明
图1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1条件下原位Al2O颗粒增强3Al-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。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
图1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3Al-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1.0～5.0wt.%。
实施实例1
将Al粉和B2O3粉按质量比1：1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8000C，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10min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10min，功率为200W。超声作用结束时，快速降温至5800C保温处理10min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1：1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8000C，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10min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5850C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。
Claims (2)
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℃，并在此温度静置20～30min后，将质量百分比为1.0%或3.0%的Al粉和B2O3粉的混合粉末球磨破碎后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。
2.根据权利要求1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，其特征是所述的Al粉和B2O3粉混合粉末的质量百分比为1：1，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。
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