【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金复合材料制备，尤其涉及一种高强韧铝合金复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、铝合金是一类有色金属结构材料，因其优异的力学性能和质轻等特点，被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造和船舶等领域。其中，超高强铝合金相比于钛合金而言成本上更具有优势，且超高强铝合金能够在一些领域方面代替钛合金的应用，所以，制备超高强铝合金是非常必要的。
2、现有技术中，在制备超高强铝合金过程中，通常采用添加稀土元素以改善其力学性能，但是稀土元素存量少且价格昂贵，不适合工业上大规模使用；且添加稀土元素后通常需要采用极限均热、固溶等热处理，对于温度的要求比较严格，然而工业上在实际加工过程，难以实现精准控温，导致制备的铝合金复合材料中存在组织缺陷，进而对其性能造成影响。
3、为此，本专利技术提供一种高强韧铝合金复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种高强韧铝合金复合材料及其制备方法。
2、本专利技术的一种高强韧铝合金复合材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种高强韧铝合金复合材料，按照质量百分比计，由以下组分组成：
4、mg2.1wt％～3.1wt％，复合铜粉a2.1wt％～3.1wt％，复合铜粉b2.1wt％～3.1wt％，mn0.5wt％～0.8wt％，si0.06wt％～0.08wt％，ti0.02wt％～0.04wt％，其余为al和不可避
5、其中，所述复合铜粉a由石墨粒子表面包覆铜粉获得，且其粒径为20～30μm；
6、所述复合铜粉b由石墨粒子表面包覆铜粉获得，且其粒径为5～10μm。
7、进一步地，所述复合铜粉a中含铜量为65wt％～70wt％。
8、进一步地，所述复合铜粉b中含铜量为70wt％～75wt％。
9、本专利技术的第二个目的是提供一种上述高强韧铝合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤1，按照以下配比，分别称取相应质量的镁锭、复合铜粉a、复合铜粉b、锰源、硅粉、钛锭和铝锭；
11、mg2.1wt％～3.1wt％，复合铜粉a2.1wt％～3.1wt％，复合铜粉b2.1wt％～3.1wt％，mn0.07wt％～0.11wt％，si0.06wt％～0.08wt％，ti0.01wt％～0.03wt％，其余为al和不可避免的杂质；
12、步骤2，将称取好的复合铜粉a、铝锭、镁锭、锰源、硅粉和钛锭经第一次熔炼处理至完全熔融后，调节温度至740～780℃并加入精炼剂，精炼处理20～30min；然后，调节温度至720～750℃，并加入复合铜粉b，进行第二次熔炼处理至完全熔融，获得铝合金液；
13、步骤3，将所述铝合金液冷却至700～740℃后，浇铸成型，获得铸棒；
14、步骤4，将所述铸锭进行均匀化处理后，进行挤压处理，即获得所述铝合金材料；
15、所述锰源为铝锰合金锭，且所述铝锰合金锭中含锰量为80wt％。
16、进一步地，所述第一次熔炼处理的温度为700～740℃，且所述熔炼处理是在惰性气氛中进行的。
17、进一步地，所述浇铸的温度为680～700℃，浇铸速率为70～80mm/min。
18、进一步地，所述均匀化处理的工艺为：
19、先将所述铸锭以10～50℃/h的升温速率由从室温升温至300～400℃，保温6～12h；随后，以1～20℃/h的升温速率升温至460～485℃，保温12～48h，然后空冷至＜100℃。
20、进一步地，所述挤压处理的工艺为：
21、将均匀化处理后的铸锭加热至400～470℃后挤至模具内，即获得所述铝合金材料；
22、其中，型材挤压出口速度为0.5～4mm/s，挤压温度为420～460℃，挤压出口温度为440～480℃，挤压比≥8。
23、进一步地，所述模具在挤压处理前，还进行了预加热使所述模具加热至420～460℃。
24、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
25、本专利技术以铜包覆石墨作为铜源，在引入铜使其与al形成连续固溶体，以提高铝合金复合材料强度的同时，还引入了作为碳的同素异形体的石墨，通过石墨自身特殊的片层结构，具有自润滑作用，在受到外应力及摩擦力时，能够形成表面润滑层，降低摩擦系数，进而提高铝合金复合材料的耐磨性能。其中石墨的存在还能够使cu与其他组分之间发生相对移动，有助于释放合金组分内部应力，进而减少裂纹的产生及扩展。且本专利技术采用不同尺度的复合铜粉a和复合铜粉b在制备过程的不同阶段中加入，通过双尺度的复合铜粉协同作用，不仅能够充分减小组分之间摩擦力的减小，而且还能够进一步减少铝合金中裂纹的产生，进而改善铝合金复合材料的强度和韧性。
26、本专利技术以含锰量为80wt％的铝锰合金锭作为锰源加入，能够降低mn的密度，进而能够避免mn在合金结晶的过程中相互聚集从而形成粗大地第二相的可能性，有效细化了晶粒，进而使得加入的mn不仅能够提高铝合金的硬度和强度，而且还能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。
27、本专利技术中一部分ti存在于铝合金中能够使得铝合金的内部的晶粒生长范围变小，从而起到细化晶粒的作用。
28、本专利技术中一部分si与mg形成硅化镁强化相存在，进而提高铝合金的抗腐蚀、以及铝合金的抗拉和屈服性能；且一部分si还能够提高铝合金的高温流动性、提高铝合金的耐磨性，并减少铝合金的热裂倾向，有效提高了铝合金的铸造性能。
29、本专利技术中一部分ti和si在在熔炼、精炼过程中，会与复合铜粉a和复合铜粉b中的一部分石墨在一部分al的催化及固溶作用下析出ti3sic2相和/或ti3si(al)c2相，ti3sic2相和/或ti3si(al)c2相的引入有助于提高基体的损伤容限，提高复合材料抵抗裂纹扩展的能力，进而有效改善铝合金的韧性。
30、本专利技术的制备方法简单易操作，采用现有设备即可实现制备，且制备获得的高强韧铝合金复合材料具有优异的强度、韧性和耐磨性。
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1.一种高强韧铝合金复合材料，其特征在于，按照质量百分比计，由以下组分组成：
2.如权利要求1所述的高强韧铝合金复合材料，其特征在于，所述复合铜粉A中含铜量为65wt％～70wt％。
3.如权利要求1所述的高强韧铝合金复合材料，其特征在于，所述复合铜粉B中含铜量为70wt％～75wt％。
4.一种权利要求1-3任意一项所述的高强韧铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一次熔炼处理的温度为700～740℃，且所述熔炼处理是在惰性气氛中进行的。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二次熔炼处理的时间为15～30min。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为680～700℃，浇铸速率为70～80mm/min。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理的工艺为：
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述挤压处理的工艺为：
10.如权利要求9所述的制备方法
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧铝合金复合材料，其特征在于，按照质量百分比计，由以下组分组成：
2.如权利要求1所述的高强韧铝合金复合材料，其特征在于，所述复合铜粉a中含铜量为65wt％～70wt％。
3.如权利要求1所述的高强韧铝合金复合材料，其特征在于，所述复合铜粉b中含铜量为70wt％～75wt％。
4.一种权利要求1-3任意一项所述的高强韧铝合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一次熔炼处理的温度为700～740℃，且所述熔炼处理是在...
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