【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料制备，具体涉及一种抑制si颗粒粗化的al-si-c合金及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、铝基复合材料是金属基复合材料中被研究最多和最主要的复合材料。目前铝基复合材料体系主要有sic/al、si/al、b4c/a1、al2o3/al等。其中，al-si系列铸造铝合金具有比强度比刚度高、铸造性能好、热膨胀系数和热裂倾向低、耐蚀性能优良等优点，广泛应用于汽车、通讯、电子、机械等领域。
3、al-si合金主要的制备方法包括熔铸法和粉末冶金法，其中，熔铸法是将是通过高温将铝合金材料变成液态，后加入si材料，最终使得si材料弥散地分布在所形成的固态基体中；粉末冶金法是将si材料与铝合金基体粉末相混合，并在固相线温度以上进行热压烧结或挤压烧结。研究发现，单纯依靠熔铸工艺的优化，包括：提高纯度、调整成分和改变热处理规范等方法，在优化铝基材料的性能方面效果越来越小。然而，采用粉末冶金法，能够避免材料成分偏析、细化组织、改善增强相的形态与分布，在制备高性能铝合金方面具有显著的优势。
4、采用机械合金化工艺制备al-si合金时，si在al中的扩散速率随着温度的升高显著增大，在粉末热固结成形过程中，si在al中的扩散行为将引起si颗粒的粗化，粗大的si颗粒在塑性变形过程中容易产生割裂现象，影响材料强度与塑性，并且，si的这种高扩散行为使
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术提供了一种抑制si颗粒粗化的al-si-c合金及其制备方法与应用，本专利技术通过在al-si合金中加入石焦油，可以有效的解决机械合金化制备al-si合金粉末热固结成形过程中si颗粒粗化的问题。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面，提供了一种抑制si颗粒粗化的al-si-c合金，包括质量分数为0.1％～5％的碳材料，95％～99.9％的al-si基体材料；
4、所述碳材料为石焦油；所述al-si基体材料中si的质量百分比≤12％。
5、本专利技术的第二个方面，提供上述al-si-c合金的制备方法，包括：
6、(1)按照配比将碳材料和al-si基体材料利用高速球磨工艺混合均匀，得到al-si-c合金粉末；
7、(2)对步骤(1)中获得的al-si-c合金粉末进行压制，后进行后续加工，即得al-si-c合金。
8、在一种或多种实施方式中，所述碳材料的粒径为100～300nm。
9、在一种或多种实施方式中，所述al-si基体材料为气雾化粉末，其粒径为1～200μm。
10、在一种或多种实施方式中，高速球磨工艺中，球磨自转转速300～500rpm，球磨时间0.5～20h。
11、在一种或多种实施方式中，步骤(2)中，对步骤(1)中获得的al-si-c合金粉末进行压制的压强高于100mpa。
12、在一种或多种实施方式中，步骤(2)中，后续加工的工艺包括：烧结、挤压、锻造和轧制等加工工艺的一种或几种。
13、本专利技术的第三个方面，提供上述al-si-c合金在航空航天零部件、高铁零部件以及汽车零部件中的应用。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、(1)在al-si合金机械合金化过程中加入石油焦，能够加速al-si合金粉末焊合-破碎进程，同时获得超细si颗粒均匀弥散分布的复合材料粉末。通过添加石油焦使得铝基体中同时引入h、o、n和s等元素，实现了c颗粒在铝基体中弥散分布，h、o、n和s等元素在铝基体中实现过饱和固溶与均匀分布，多元素耦合晶格畸变协同c颗粒钉扎效应，阻碍si元素在铝基体中的扩散行为，提高了si颗粒热稳定，避免粉末固结成形过程中si颗粒的粗化与团聚现象；进而明显改善了al-si合金的力学性能。
16、(2)本专利技术采用的石油焦材料为石油工业副产品，产量大且成本低。同时，石油焦中含有较多金属杂质，作为al-si合金增强体，有利于实现c相与铝基体的冶金结合，提高al-si合金的强度与塑性，因此，石油焦作为al-si合金的增强体材料具有广阔的应用前景。
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1.一种抑制Si颗粒粗化的Al-Si-C合金，其特征在在于，包括质量分数为0.1％～5％的碳材料，95％～99.9％的Al-Si基体材料；
2.权利要求1所述的Al-Si-C合金的制备方法，其特征在在于，包括：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，所述碳材料的粒径为100～300nm。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，所述Al-Si基体材料为气雾化粉末，其粒径为1～200μm。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，高速球磨工艺中，球磨自转转速300～500rpm，球磨时间0.5～20h。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，步骤(2)中，对步骤(1)中获得的Al-Si-C合金粉末进行压制的压强高于100MPa。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，步骤(2)中，后续加工的工艺包括：烧结、挤压、锻造和轧制等加工工艺的一种或几种。
8.权利要求1所述的Al-Si-C合金在航空航天零部件、高铁零部件以及汽车零部件中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种抑制si颗粒粗化的al-si-c合金，其特征在在于，包括质量分数为0.1％～5％的碳材料，95％～99.9％的al-si基体材料；
2.权利要求1所述的al-si-c合金的制备方法，其特征在在于，包括：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，所述碳材料的粒径为100～300nm。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在在于，所述al-si基体材料为气雾化粉末，其粒径为1～200μm。
5.如权利要求2所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁柯培，王美芳，周吉学，于欢，李航，程开明，王瑨，王雪蕊，韩业金，庄景润，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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