一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備方法。步驟一,Al-Si-Mg系合金放入本發(fā)明自制的干鍋電阻爐中，待完全熔化后，將預(yù)先制備（1-17）份質(zhì)量的中間合金Al-R加入到熔體中。中間合金的預(yù)先制備即表面改性工藝。步驟二,攪拌熔體，使稀土元素能均勻分布在熔體中。步驟三,SiC添加到熔體。步驟四,澆入金屬模具中成型。步驟五,50～60℃水中淬火。步驟六,70～80℃水中淬火。步驟七,在165-175℃時(shí)效保溫6.5-7.5h后空冷。該鋁基復(fù)合材料可以大大增強(qiáng)材料的熱沖擊性能，使材料在變溫場(chǎng)合使用時(shí)保持尺寸穩(wěn)定性，提高材料的壽命。該材料在要求減輕重量、耐磨性能優(yōu)秀的零部件上，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比剛度、彈性模量、耐磨損、耐高溫，并且具有良好的熱傳導(dǎo)性能，在航空、航天、汽車(chē)、電子和交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前關(guān)于碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的成分和性能尚缺乏系統(tǒng)深入的研究，且實(shí)際應(yīng)用中也大多采用進(jìn)口產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的公開(kāi)了一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備工藝，采用一定的合金成分配比及特殊的鑄造工藝(具體采用擠壓鑄造方法)，能生產(chǎn)出高比強(qiáng)度、比剛度、彈性模量、耐磨損且易傳熱的高性能材料。
[0004]本發(fā)明給出的技術(shù)方案為:
一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括步驟為:
步驟一，將100份質(zhì)量的Al-S1-Mg系合金放入本發(fā)明自制的干鍋電阻爐中，升溫至775-785°C，待完全熔化后，將預(yù)先制備(1-17)份質(zhì)量的中間合金Al-R加入到熔體中，在覆蓋劑保護(hù)下保溫25-35min。
[0005]所述干鍋電阻爐作為攪拌設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:包括坩堝5、攪拌漿葉4、電機(jī)1、蓋板3和Ar氣管2，所述攪拌漿葉4置于坩堝5內(nèi)，坩堝頂端的電機(jī)I輸出軸連接于攪拌漿葉4輸入軸，蓋板3安裝于坩堝口，所述Ar氣管2通過(guò)蓋板3的通孔連接于坩堝內(nèi)。所述坩堝采用特制了高徑比應(yīng)為(1.5~3.5):1的高純石墨坩堝。所述攪拌漿葉4作為攪拌器，采用推進(jìn)式、多層傾斜攪拌槳葉設(shè)計(jì)，顆粒比重大于I時(shí)，則攪拌器安裝于接近容器底部放置，若顆粒比重小于I時(shí)，則攪拌器安裝于容器偏上部位；其材料采用耐高溫不銹鋼，并在槳的表面涂上耐蝕涂層。
[0006]所述中間合金的預(yù)先制備即表面改性工藝，過(guò)程為:在所述SiC內(nèi)加水，加熱至獲得煮沸的SiC懸濁液，再加入(12-20)份K2ZrF6 (氟鋯酸鉀)，繼續(xù)攪拌加熱，并保持燒杯中的混合液的溫度在80-90°C，持續(xù)攪拌加熱3-4h ;之后過(guò)濾SiC和K2ZrF6的混合溶液，將過(guò)濾的SiC蒸干、碾碎，最后在445-455°C烘烤3_4h，表面改性結(jié)束。
[0007]步驟二，保持爐內(nèi)的溫度為695-705°C，用攪拌槳攪拌熔體25_35min，使稀土元素能均勻分布在熔體中。
[0008]步驟三，保持爐內(nèi)的溫度為695_705°C將已稱(chēng)量烘烤好的(16_24)份質(zhì)量的SiC添加到熔體。添在SiC顆粒添加完后，蓋上坩堝電阻爐蓋板3，升高溫度到725-725?，靜置四到六分鐘。
[0009]步驟四，將熔體澆入金屬模具中成型。
[0010]步驟五，在295-305°C時(shí)效保溫4.5-5.5h后，在50~60°C的水中淬火。[0011]步驟六，在535-545°C固溶處理9-1 Ih后，在70~80°C的水中淬火。
[0012]步驟七，在165_175°C時(shí)效保溫6.5-7.5h后空冷。最終獲得該種合金材料的成分組成為A1-S1-Mg系合金、SiC顆粒、稀土元素,各元素質(zhì)量百分含量如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括步驟為: 步驟一，將100份質(zhì)量的Al-S1-Mg系合金放入本發(fā)明自制的干鍋電阻爐中，升溫至775-785°C，待完全熔化后，將預(yù)先制備1-17份質(zhì)量的中間合金Al-R加入到熔體中，在覆蓋劑保護(hù)下保溫25-35min ； 所述干鍋電阻爐作為攪拌設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:包括坩堝(5)、攪拌漿葉(4)、電機(jī)(I)、蓋板(3)和Ar氣管(2)，所述攪拌漿葉(4)置于坩堝(5)內(nèi)，坩堝頂端的電機(jī)(I)輸出軸連接于攪拌漿葉(4)輸入軸，蓋板(3)安裝于坩堝口，所述Ar氣管(2)通過(guò)蓋板(3)的通孔連接于纟甘禍內(nèi)；所述纟甘禍米用聞徑比為1.5~3.5:1的聞純石墨樹(shù)禍； 所述攪拌漿葉(4)采用推進(jìn)式、多層傾斜攪拌槳葉設(shè)計(jì)，顆粒比重大于I時(shí)，則攪拌器安裝于接近容器底部放置，若顆粒比重小于I時(shí)，則攪拌器安裝于容器偏上部位；其材料采用耐高溫不銹鋼，并在槳的表面涂上耐蝕涂層； 所述中間合金的預(yù)先制備即表面改性工藝，過(guò)程為:在所述SiC內(nèi)加水，加熱至獲得煮沸的SiC懸濁液，再加入12-20份K2ZrF6,繼續(xù)攪拌加熱，并保持燒杯中的混合液的溫度在80-900C，持續(xù)攪拌加熱3-4h ;之后過(guò)濾SiC和K2ZrF6的混合溶液，將過(guò)濾的SiC蒸干、碾碎，最后在445-455°C烘烤3-4h，表面改性結(jié)束； 步驟二，保持爐內(nèi)的溫度為695-705°C，用攪拌槳攪拌熔體25-35min，使稀土元素能均勻分布在熔體中； 步驟三，保持爐內(nèi)的溫度為695-705°C將已稱(chēng)量烘烤好的16-24份質(zhì)量的SiC添加到熔體；添在SiC顆粒添加完后，蓋上坩堝電阻爐蓋板(3)，升高溫度到725-725?，靜置四到六分鐘； 步驟四，將熔體澆入金屬模具中成型；` 步驟五，在295-305°C時(shí)效保溫4.5-5.5h后，在50~60°C的水中淬火； 步驟六，在535-545°C固溶處理9-1 Ih后，在70~80°C的水中淬火； 步驟七，在165-175°C時(shí)效保溫6.5-7.5h后空冷。
【文檔編號(hào)】C22C1/10GK103484707SQ201310433182
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】何國(guó)求, 盧棋, 劉曉山, 何喬, 佘萌, 袁永利, 楊洋 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)