【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金高压压铸，具体涉及的是一种可热处理强化的压铸铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、高压压铸是一种近净成形的制造工艺，目前已被广泛应用于汽车、航空航天等行业生产尺寸精度高、成本低的轻量化铝镁合金压铸件。然而传统的高压压铸由于高速注射下的湍流和在模具填充过程中的空气滞留会使高压压铸的铸件中形成气孔，压铸件中形成的气孔在高温下会膨胀扩大，固溶处理将会使铸件表面出现气泡。因此，传统高压压铸制造的部件很难通过固溶和时效热处理来强化。因此，大多数高压压铸铸件必须在铸态下使用。近年来，汽车和其他行业结构轻量化的发展和减少碳排放的共识推动了高强度压铸铝合金的使用。然而，压铸铝合金的改进受到传统微合金化的限制，屈服强度的提高仍处于较低水平。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种可热处理强化的压铸铝基复合材料及其制备方法，以解决现有的高压压铸铝合金无法进行热处理强化和屈服强度较低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种可热处理强化的压铸铝基复合材料，制备原料包括质量比为1：1：1～8的al-4mg-4mn合金、al-12％tib2合金和al-12si-4cu合金，还包括al-sr合金；压铸铝基复合材料中，sr含量为200～300ppm，杂质元素总量≤0.1％；在高压压铸过程中，先抽真空再持续高压压铸得到可热处理强化的压铸铝基复合材料。
4、更优地，所述al-12％tib2合金以纯铝锭、tio2、h3bo3和n
5、更优地，所述al-4mg-4mn合金、al-12％tib2合金和al-12si-4cu合金的质量比为1：1：4。
6、所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
7、(1)将al-4mg-4mn合金、al-12％tib2合金和al-12si-4cu合金去除表面氧化层，按照质量比进行配料；
8、(2)在坩埚中熔炼al-4mg-4mn合金和al-12si-4cu合金，待2种合金全部熔化后再向熔体中加入配比好的al-12％tib2合金；
9、(3)待合金全部熔化后，将al-sr合金添加到熔体中以改变凝固过程中共晶si相的形状；
10、(4)使用旋转脱气叶轮向熔体中注入气体对熔体进行脱气并搅拌熔体使其均质化，为高压压铸做好准备；
11、(5)将制备好的合金熔体装入高压压铸压室中，对高压压铸压室和模具型腔进行抽真空，真空度抽至20～50mbar，然后进行高压注射，在高压压铸注射下合金熔体充满模具型腔，并一直增强压力，直到凝固成形；
12、(6)对凝固成形件进行热处理。
13、更进一步地，步骤(2)中，熔炼温度为720～750℃。
14、更进一步地，步骤(4)中，向熔体中注入的气体为高浓度氩气，脱气时间为5～12分钟。
15、更进一步地，步骤(5)中，熔体的浇注温度控制在670～710℃。
16、更进一步地，步骤(6)中，热处理工艺为在500～505℃下固溶处理20-40分钟，然后立即水淬,在120-180℃下进行12-14小时的时效处理，然后空冷。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、1、本专利技术通过直接使用三种合金锭，改善工艺步骤，大大提高了压铸铝基复合材料的力学性能，当三种合金锭按质量比为1：1：4组成时，经过固溶和时效处理后其屈服强度为350mpa、拉伸强度为448mpa，延伸率为5.8％，tib2和高压压铸过程中高冷速带来的细晶强化、al5cu2mg8si6相和al2cu相的析出强化、合金元素的固溶强化和第二相强化使本专利技术中高压压铸成形铸件的性能远超过传统高压压铸成形的铸件；
19、2、铝基复合材料中原位生成的tib2主要分布在晶界处，可以有效阻止高温下晶粒的长大和钉扎晶界。tib2的加入能够显著的细化晶粒并且在材料受到破坏时阻碍裂纹的扩展，在提高强度的同时也提高了塑性；
20、3、本专利技术中的al-12％tib2合金是以纯铝锭、tio2、h3bo3和na3alf6为原料，通过发生原位反应制得。制备al-12％tib2合金的原材料价格低廉且工艺简单，大大的降低了制备复合材料的成本。原位生成tib2使压铸铝基复合材料既有铝合金优异的塑韧性又有tib2的高强度、高耐磨性和热稳定性。此外在熔体之中添加的sr改变凝固过程中共晶si相的形状，进一步提高压铸铝基复合材料的力学性能；
21、4、本专利技术通过对高压压铸压室和模腔抽真空可获得真空度约为20-50mbar的超真空，避免了高压压铸过程中形成气孔，使成形的铸件可以通过热处理强化。
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1.一种可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，制备原料包括质量比为1：1：1～8的Al-4Mg-4Mn合金、Al-12％TiB2合金和Al-12Si-4Cu合金，还包括Al-Sr合金；压铸铝基复合材料中，Sr含量为200～300ppm，杂质元素总量≤0.1％；在高压压铸过程中，先抽真空再持续高压压铸得到可热处理强化的压铸铝基复合材料。
2.如权利要求1所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，所述Al-12％TiB2合金以纯铝锭、TiO2、H3BO3和Na3AlF6为原料，通过发生原位反应获得，TiO2、H3BO3和Na3AlF6粉末尺寸小于0.4μm。
3.如权利要求1所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，所述Al-4Mg-4Mn合金、Al-12％TiB2合金和Al-12Si-4Cu合金的质量比为1：1：4。
4.如权利要求1～3任意一项所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，熔炼温度为720～750℃。
...【技术特征摘要】
1.一种可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，制备原料包括质量比为1：1：1～8的al-4mg-4mn合金、al-12％tib2合金和al-12si-4cu合金，还包括al-sr合金；压铸铝基复合材料中，sr含量为200～300ppm，杂质元素总量≤0.1％；在高压压铸过程中，先抽真空再持续高压压铸得到可热处理强化的压铸铝基复合材料。
2.如权利要求1所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，所述al-12％tib2合金以纯铝锭、tio2、h3bo3和na3alf6为原料，通过发生原位反应获得，tio2、h3bo3和na3alf6粉末尺寸小于0.4μm。
3.如权利要求1所述的可热处理强化的压铸铝基复合材料，其特征在于，所述al-4mg-4mn合金、al-12％tib...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海林，何中雪，陆仕平，刘建平，胡成博，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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