一种TiB2颗粒增强铝基复合材料的制备方法技术

技术编号：41319479 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-13 14:59

一种TiB<subgt;2</subgt;颗粒增强铝基复合材料的制备方法，涉及高强高韧铝基复合材料的制备技术领域。采用双熔体混合方式，使用铝硼合金和铝钛合金作为TiB<subgt;2</subgt;的来源，熔炼过程中两者反应原位生成的细小TiB<subgt;2</subgt;颗粒均匀地分布在合金基体中，起到了弥散增强的作用，提高了合金材料的强韧性。TiB<subgt;2</subgt;颗粒在铝基复合材料中的质量分数优选为0.5‑2％。本发明专利技术制备过程不会引入如复合氟盐制备过程中的杂质相Al<subgt;3</subgt;Ti。对比于直接添加TiB<subgt;2</subgt;粉末，本发明专利技术通过双熔体混合法，控制二者的反应时间，原位制备的TiB<subgt;2</subgt;颗粒可以更加均匀弥散的分布在合金基体中，提高了铝合金材料的力学性能。能够广泛应用于新能源汽车、航空航天等需求轻质强韧性材料领域。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高强高韧铝基复合材料的制备，具体是涉及一种tib2颗粒增强铝基复合材料的制备方法。

技术介绍

1、铝及其合金具有轻质、高比强度、耐腐蚀、易回收等优异特性，被广泛用于航空航天、交通运输、电力等领域。随着各领域朝着轻量化、现代化、高速化方向发展，对高性能轻质高强韧铝合金的需求日趋强烈，而现有单一铝合金的性能已不能完全满足应用需求，以7075铝合金为例，其在300℃的高温抗拉强度仅为室温强度的10％，已成为制约大功率高温服役条件下结构设计、安全服役的关键短板，高性能铝合金材料亟须开发。针对各领域的需求，研究者开发出了以铝及其合金为基体，以特定性能颗粒为增强相的铝基复合材料，它既保留了铝基体的共性，又凸显了增强相的个性。

2、粉末冶金法具有增强相选择灵活、含量精确可控、可设计性强等优势，是制备高性能铝基复合材料的主要方法之一。虽然增强相与铝及其合金间具有良好的润湿性和界面相容性，但高温下易发生相变或与铝基体发生反应，失去金属增强颗粒的固有特性。此外，有文献报道，在铝合金基体之中直接加入tib2粉末制备tib2增强铝合金复合材料。但在制备过程中，tib2粉末的密度比铝合金熔体大，直接添加tib2粉末会沉淀在块体下方，造成弥散相分布不均。此外，通过原位反应的形式引入tib2颗粒具有弥散性好，界面结合度高等优势。目前有通过在铝基体中加入kbf4、k2tif6复合氟盐原位反应的形式引入tib2颗粒，但是这会引入al3ti相等杂质，降低制备复合材料的性能。

技术实现思路

2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：

3、一种tib2颗粒增强铝基复合材料的制备方法，采用双熔体混合方式制备，使用铝硼合金和铝钛合金作为tib2的来源，熔炼过程中两者反应原位生成的细小tib2颗粒均匀地分布在合金基体中，起到了弥散增强的作用，提高了合金材料的强韧性。

4、作为本专利技术的优选技术方案，制备方法步骤如下：

5、步骤1：干燥铝硼合金、铝钛合金、a356铝合金样品，其中，铝硼合金、铝钛合金以及a356铝合金之间的重量比为1-2:1:6-10；

6、步骤2：将三个坩埚加热至400-500℃，预热1-3h，然后升温至730-780℃，分别放入三种合金样品，使其成为熔融态；铝硼合金用铝箔包覆再放入坩埚；

7、步骤3：将铝硼合金熔体和铝钛合金熔体混合，维持温度搅拌10-30min，再静置保温一段时间；

8、步骤4：将步骤3得到的混合熔体倒入a356铝合金熔体之中，维持温度搅拌10-30min，再静置保温一段时间；

9、步骤5：加入六氯乙烷粉末，除气、扒渣，静置待六氯乙烷反应完全后，扒渣；

10、步骤6：放入除渣剂，静置待除渣剂反应完全后，再次扒渣得到铸液；

11、步骤7：将铸液放入模具进行模浇成型。

12、本专利技术制备的tib2颗粒增强铝基复合材料，tib2颗粒在铝基复合材料中的质量分数优选为0.5-2.0％，能够显著提高铝合金材料的力学性能。

13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要表现在：

14、第一，对比于通过kbf4、k2tif6复合氟盐制备tib2增强铝合金复合材料过程中，会存在杂质相al3ti，本专利技术采用双熔体混合法制备tib2颗粒增强铝基复合材料，没有引入明显的杂质相。

15、第二，对比于直接添加tib2粉末，本专利技术通过双熔体混合法，控制二者的反应时间，原位制备的tib2颗粒可以更加均匀弥散的分布在合金基体中，提高了铝合金材料的力学性能。能够广泛应用于新能源汽车、航空航天等需求轻质强韧性材料领域。

16、第三，本专利技术可以在提高a356铝合金力学性能的同时，简化了tib2颗粒增强铝基复合材料制备的工艺流程，经过熔炼、模浇成型后即可获得，可大幅提升生产效率，提升产能，利于工业化生产。

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【技术保护点】

1.一种TiB2颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，采用双熔体混合方式制备，使用铝硼合金和铝钛合金作为TiB2的来源，熔炼过程中两者反应原位生成的细小TiB2颗粒均匀地分布在合金基体中，起到了弥散增强的作用，提高了合金材料的强韧性。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤如下：

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，模浇前将脱模剂均匀地刷在模具表面，配置脱模剂的方法为：按照重量比九水硅酸钠：氧化锌＝1：3-5将两者混合，再加入粉体质量2.5倍的水，使其成为水乳状，均匀的刷在坩埚表面。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，铝硼合金中硼含量为1-5％，铝钛合金中钛含量为8-12％。

5.如权利要求1-4任一项所述方法制备的TiB2颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，TiB2颗粒在铝基复合材料中的质量分数为0.5-2.0％。

【技术特征摘要】

1.一种tib2颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，采用双熔体混合方式制备，使用铝硼合金和铝钛合金作为tib2的来源，熔炼过程中两者反应原位生成的细小tib2颗粒均匀地分布在合金基体中，起到了弥散增强的作用，提高了合金材料的强韧性。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤如下：

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，模浇前将脱模剂均匀地刷在模具表面，配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：马冰，江峰，黄昌文，罗来马，嵇尚明，许杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：

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