本发明专利技术公开一种原位颗粒增强铝基复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域，解决现有技术中增强相与铝基体润湿性差、增强相分布不均匀不纯净、偏聚现象明显、工艺繁琐复杂、成本过高等问题。本发明专利技术的颗粒增强铝基复合材料为自生颗粒增强铝基复合材料，制备方法为：采用能与Al基体发生原位反应生成颗粒增强相的粉末，用稀土化合物作为反应促进物，添加发泡剂、K2TiF6等，通过熔炼反应，精炼除气，挤压铸造成型，T5或T6热处理提高复合材料基体强度而成。该原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料增强相分布均匀，材料综合性能优异，不需要添加额外的增强相，工艺简单。
【技术实现步骤摘要】
一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料制备方法
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法和工艺。
技术介绍
Al2O3颗粒增强铝基复合材料增强相颗粒小，性能优异，价格低廉，不但能保证铝基复合材料良好的韧性和高温性能，而且有很高的强度和弹性模量，因此常用于航天航空、电子封装等高技术含量领域。虽然Al2O3颗粒增强铝基复合材料有不错的应用价值，但该材料在制备时存在一些问题，如外加Al2O3晶须与铝熔体的润湿性较差，Al2O3晶须颗粒较小，在铝熔体中容易发生团聚，外加Al2O3晶须表面不纯净等问题，严重影响材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法和工艺，使得增强相（Al2O3晶须）在复合材料基体中原位形核、长大，表面无污染，并且分布均匀，大大提高增强相与基体的润湿性，简化工艺流程，大幅度减小成本。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：（1）预处理：包括反应粉末、发泡剂、K2TiF6、纯铝粉的预处理；（2）粒子混合：先将预处理好的反应粉末和纯铝粉按质量比例混合均匀，再将混合粉体和稀土化合物、发泡剂、K2TiF6按质量比例混合均匀；（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣；（4）喷粉：用气体喷粉搅拌机将混合好的粉末喷入铝熔体中，待反应结束，保温一段时间使成分均匀；（5）除气：通入惰性气体进行除气处理；（6）挤压铸造：将处理好的铝基复合材料进行间接挤压铸造，减少发泡剂带入的气体，得到组织致密的铸件；（7）T5或T6热处理：将铸件进行T5或T6热处理，得到一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料。步骤（1）所述反应粉末包括CuO、AlNH4(SO4)2、Zr(CO3)2中的一种，所述发泡剂为TiH2粉。步骤（1）所述预处理方法为：将反应粉末放置于陶瓷碗中，放置于120℃的烘干炉中进行烘干2-4小时以去除游离水；发泡剂在电阻炉200℃下烘干2-4小时；K2TiF6在干燥箱150℃下预热1-2小时以去其水分，纯铝粉在干燥箱150℃下预热3小时以去其水分。步骤（2）所述反应粉末颗粒、纯铝粉、发泡剂、K2TiF6和稀土化合物按质量比1:2~10:1:1~5:2~4混合；所述稀土化合物为RE2O3，包括La2O3或Ce2O3，其中RE为稀土元素，发泡剂为TiH2粉。步骤（3）所述熔炼温度为780-850℃。步骤（4）所述保温温度为720-760℃，保温时间为60-80min。步骤（5）所述惰性气体为氮气或氩气。步骤（6）所述间接挤压铸造的具体方法为：将模具预热至170-250℃，挤压压力为30-80MPa，保压时间为10-15s。步骤（7）所述T6热处理具体方法为：将挤压铸件在520-530℃下保温4-5h，水淬，然后在140-150±5℃下保温8-9h；所述T5热处理具体方法为：将挤压铸件在530℃下保温4-5h，水淬，然后在160-180±5℃下保温3-4h。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术制备得到的Al2O3颗粒增强铝基复合材料增强相颗粒小，性能优异，价格低廉，不但能保证铝基复合材料良好的韧性和高温性能，而且有很高的强度和弹性模量，因此常用于航天航空、电子封装等高技术含量领域。（2）本专利技术解决了现有技术中增强相与铝基体润湿性差、增强相分布不均匀不纯净、偏聚现象明显、工艺繁琐复杂、成本过高等问题。具体实施方式下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征更易于被领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围作出更为清楚的界定。实施例1：一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法和工艺，具体包括如下步骤：（1）粒子预处理：将CuO粉末放置于陶瓷碗中，放置于120℃的烘干炉中进行烘干2-4小时以去除游离水；发泡剂（TiH2粉）在电阻炉200℃下烘干2-4小时；K2TiF6在干燥箱150℃下预热1-2小时以去其水分，纯铝粉在干燥箱150℃下预热3小时以去其水分。。（2）粒子混合：CuO粉、纯铝粉、TiH2粉、K2TiF6与稀土化合物Ce2O3按比例配好，并混合均匀，本实施例CuO颗粒：纯铝粉:发泡剂：K2TiF6：稀土化合物质量比为：1：5：1：1：2（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热至820℃，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣。（4）喷粉：将混合好的纯铝粉、发泡剂、K2TiF6、富镧稀土化合物用气体喷粉搅拌机喷到铝熔体中，720-760℃保温60分钟后，使反应物充分反应。（5）除气：通入氮气进行除气处理。（6）挤压铸造：模具预热180℃，挤压压力为40MPa，保压时间10s，将处理好的颗粒增强铝基复合材料进行间接挤压铸造。（7）T6热处理：将挤压铸件在530℃下保温4小时，水淬，然后在150±5℃下保温8小时，最后得到一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料。实施例2：一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法和工艺，具体包括如下步骤：（1）粒子预处理：将AlNH4(SO4)2粉末放置于陶瓷碗中，放置于120℃的烘干炉中进行烘干2-4小时以去除游离水；发泡剂（TiH2粉）在电阻炉200℃下烘干2-4小时；K2TiF6在干燥箱150℃下预热1-2小时以去其水分，纯铝粉在干燥箱150℃下预热3小时以去其水分。。（2）粒子混合：AlNH4(SO4)2粉、纯铝粉、TiH2粉、K2TiF6与稀土化合物Ce2O3按比例配好，并混合均匀，本实施例AlNH4(SO4)2颗粒：纯铝粉：发泡剂：K2TiF6：稀土化合物质量比为：1：6：1：3：4（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热至820℃，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣。（4）喷粉：将混合好的纯铝粉、发泡剂、K2TiF6、稀土化合物用气体喷粉搅拌机喷到铝熔体中，720-760℃保温60分钟后，使反应物充分反应。（5）除气：通入氮气进行除气处理。（6）挤压铸造：模具预热170℃，挤压压力为30MPa，保压时间15s，将处理好的颗粒增强铝基复合材料进行间接挤压铸造。（7）T6热处理：将挤压铸件在530℃下保温5小时，水淬，然后在150±5℃下保温8小时，最后得到一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料。实施例3：一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法和工艺，具体包括如下步骤：（1）粒子预处理：将Zr(CO3)2粉末放置于陶瓷碗中，放置于120℃的烘干炉中进行烘干2小时以去除游离水；发泡剂在电阻炉200℃下烘干2-4小时；K2TiF6在干燥箱150℃下预热1-2小时以去其水分，纯铝粉在干燥箱150℃下预热3小时以去其水分。（2）粒子混合：Zr(CO3)2粉、纯铝粉、TiH2粉、K2TiF6与稀土化合物La2O3按比例配好，并混合均匀，本实施例Zr(CO3)2颗粒：纯铝粉:发泡剂：K2TiF6：稀土化合物La2O3质量比为：1：5：1：1：2。（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热至820℃，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣。（4）喷粉：将混合好的纯铝粉、发泡剂、K2TiF6、富镧稀土化合物La2O3用气体喷粉搅拌机喷到铝熔体中，720-760℃保温60分钟后，使反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）预处理：包括反应粉末、发泡剂、K2TiF6、纯铝粉的预处理；（2）粒子混合：先将预处理好的反应粉末和纯铝粉按质量比例混合均匀，再将混合粉体和稀土化合物、发泡剂、K2TiF6按质量比例混合均匀；（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣；（4）喷粉：用气体喷粉搅拌机将混合好的粉末喷入铝熔体中，待反应结束，保温一段时间使成分均匀；（5）除气：通入惰性气体进行除气处理；（6）挤压铸造：将处理好的铝基复合材料进行间接挤压铸造，减少发泡剂带入的气体，得到组织致密的铸件；（7）T5或T6热处理：将铸件进行T5或T6热处理，得到一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）预处理：包括反应粉末、发泡剂、K2TiF6、纯铝粉的预处理；（2）粒子混合：先将预处理好的反应粉末和纯铝粉按质量比例混合均匀，再将混合粉体和稀土化合物、发泡剂、K2TiF6按质量比例混合均匀；（3）熔炼：将铝合金锭放入坩埚中加热，待铝合金完全熔化之后，扒去表面浮渣；（4）喷粉：用气体喷粉搅拌机将混合好的粉末喷入铝熔体中，待反应结束，保温一段时间使成分均匀；（5）除气：通入惰性气体进行除气处理；（6）挤压铸造：将处理好的铝基复合材料进行间接挤压铸造，减少发泡剂带入的气体，得到组织致密的铸件；（7）T5或T6热处理：将铸件进行T5或T6热处理，得到一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料。2.根据权利要求1所述一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述反应粉末包括CuO、AlNH4(SO4)2、Zr(CO3)2中的一种，所述发泡剂为TiH2粉。3.根据权利要求1所述一种原位Al2O3颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述预处理方法为：将反应粉末放置于陶瓷碗中，放置于120℃的烘干炉中进行烘干2-4小时以去除游离水；发泡剂在电阻炉200℃下烘干2-4小时；K2TiF6在干燥箱150℃下预热1-2小时以去其水分，纯铝粉在干燥箱150℃下预热3小时以去其水分。4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王连登，朱富斌，朱定一，张思彬，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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