【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高硅铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、高硅铝基复合材料具有密度小、比强度高、热膨胀系数低以及优异的耐磨性能等特点，被广泛应用于航空航天、电子封装、精密仪器等领域。而影响高硅铝基复合材料性能的关键因素主要在于其组织中初生si相的尺寸、形貌以及分布形式，因此有效改善初生硅的形貌、尺寸，并使其均匀分布在al基体中对高硅铝基复合材料的应用具有重要意义。
2、半固态技术可以有效改变高硅铝基复合材料中si颗粒的形态和分布，并且半固态致密性好，不易产生缩松和缩孔。得益于缓慢充型及高压凝固，挤压铸件微观组织细小致密，气孔缺陷少、铸件尺寸精度高。半固态挤压铸造技术兼具二者优势，可成形组织均匀细小、铸造缺陷少的高硅铝基复合材料铸件，提升其力学性能，对实际生产高硅铝基复合材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决目前高硅铝基复合材料由于粗大的初生si相影响其性能，机械加工难度大，制造成本高的技术问题，而提供一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法。
2、本专利技术的多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
3、一、按照alsimgnicu高硅铝基复合材料的成分称取al-20si中间合金、al-30si中间合金、al-mg中间合金、al-cu中间合金、al-ni中间合金、al-ti-b中间合金和al-sr中间合金作为原料进行配比，然后将原料烘干；
4、所述的al
5、二、开启电阻炉，当炉内温度达到500℃～550℃时保温5min～20min使炉内温度均匀，然后加入步骤一称取的al-20si中间合金和al-30si中间合金，继续升温至800℃～850℃并保温且匀速搅拌2min～5min，然后继续保温1h～2h使材料全部熔化；
6、三、在800℃～850℃的条件下加入步骤一称取的al-cu中间合金和al-ni中间合金，匀速搅拌2min～5min，然后保温0.5h～1.5h使其全部熔化；
7、四、降温至750℃～800℃，加入步骤一称取的al-mg中间合金，匀速搅拌2min～5min，然后保温30min～35min使其全部熔化；
8、步骤四中由于mg的熔点低、易烧损，因此采用其他合金元素均匀熔炼后适当降低温度后再加入al-mg中间合金；
9、五、温度在750℃～800℃的条件下加入步骤一称取的变质剂al-10sr中间合金，静置30min～35min后加入步骤一称取的细化剂al-ti-b中间合金，匀速搅拌2min～5min使其充分熔化；
10、六、向步骤五的产物熔融态金属液中通入2min～5min的氩气进行除气，氩气的通入速度为0.5l/min～0.6l/min，除气完毕后再去除表面浮渣，得到纯净熔液；
11、步骤六中要严格控制通入氩气的速度，速度过慢会导致除气效果不佳，速度过快会导致金属液飞溅；
12、七、开始降温，同时将搅拌器放入步骤六得到的纯净熔液中，在搅拌速度为200r/min～300r/min的条件下搅拌至温度降低为610℃～660℃，得到半固态浆料，然后除去坩埚中半固态浆料上表面的氧化膜；
13、八、将步骤七制备的半固态浆料倒入预热温度为200℃～250℃的挤压铸造模具中，压力设置为150mpa～200mpa，保压时间为20s～40s，最终获得多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料。
14、本专利技术制备具有均匀组织的多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料，首先按照合金组分配料，选择添加一定含量的al-5ti-1b细化剂和al-10sr变质剂，各合金元素加入顺序依据熔点高低和易烧损程度进行确定；将原料配置好后对其进行搅拌熔炼，控制一定的搅拌速度，避免气体进入金属液体而导致凝固过程中形成气孔，并确保合金化学成分均匀；将熔炼的浆料降温至半固态，然后倒入模具中挤压铸造成最终的坯料进一步减少合金中的缩松缩孔缺陷，获得高致密度的高硅铝基复合材料。
15、本专利技术通过合理的成分设计，添加一定含量的变质剂和细化剂，在高压条件下对半固态浆料进行挤压铸造，最终获得具有8种析出相的alsimgnicu高硅铝基复合材料，有效抑制了粗大初生si相的形成，且si相尺寸明显细化，尺寸约为20μm，同时α-al基体以及其他析出相也得到了不同程度的细化，形成一种均匀分布的多相多尺度显微组织结构。
16、本专利技术的有益效果如下：
17、一、本专利技术通过合金成分设计，获得一种多相多尺度显微结构特征的组织，共包含8种析出相，其中析出具有不同形貌的si、mg2si、al2mgsi、al3ni和al2nicu微米级相，并在si相和α-al相基体中分别析出纳米级别的al9cu2、alcu颗粒相和针状和点线状的mg8al4cu2si7相；
18、二、本专利技术采用半固态挤压铸造的方法，添加一定含量的变质剂和细化剂，并在高压剪切力的作用下有效减少了坯料中的缩孔和缩松缺陷，并抑制了粗大初生si相的形成，获得一种组织均匀细化的alsimgnicu高硅铝基复合材料。
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1.一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料中各个元素的质量百分比为：23wt.％Si，1.2wt.％Mg，1wt.％Cu，1wt.％Ni，0.08wt.％Ti，0.02wt.％B，0.05wt.％Sr，其余为Al元素。
3.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中的烘干温度为200℃～250℃。
4.根据权利要求3所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中的烘干时间为2h。
5.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中开启电阻炉，当炉内温度达到550℃时保温10min使炉内温度均匀，然后加入步骤一称取的Al
6.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中在850℃的条件下加入步骤一称取的Al-Cu中间合金和Al-Ni中间合金，匀速搅拌3min，然后保温1h使其全部熔化。
7.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中降温至750℃，加入步骤一称取的Al-Mg中间合金，匀速搅拌3min，然后保温30min使其全部熔化。
8.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中温度在750℃的条件下加入步骤一称取的变质剂Al-10Sr中间合金，静置30min后加入步骤一称取的细化剂Al-Ti-B中间合金，匀速搅拌3min使其充分熔化。
9.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤七中开始降温，同时将搅拌器放入步骤六得到的纯净熔液中，在搅拌速度为250r/min的条件下搅拌25min，温度降低为650℃，得到半固态浆料，然后除去坩埚中半固态浆料上表面的氧化膜。
10.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤八中将步骤七制备的半固态浆料倒入预热温度为200℃的挤压铸造模具中，压力设置为150MPa，保压时间为40s，最终获得多相多尺度的AlSiMgNiCu高硅铝基复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的alsimgnicu高硅铝基复合材料中各个元素的质量百分比为：23wt.％si，1.2wt.％mg，1wt.％cu，1wt.％ni，0.08wt.％ti，0.02wt.％b，0.05wt.％sr，其余为al元素。
3.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中的烘干温度为200℃～250℃。
4.根据权利要求3所述的一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中的烘干时间为2h。
5.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中开启电阻炉，当炉内温度达到550℃时保温10min使炉内温度均匀，然后加入步骤一称取的al-20si中间合金和al-30si中间合金，继续升温至850℃并保温且匀速搅拌3min，然后继续保温1h使材料全部熔化。
6.根据权利要求1所述的一种多相多尺度的alsimgnicu高硅铝基复合材料的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，张欢，黄陆军，张学习，耿林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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