[实用新型]内外层同时强化的颗粒增强铝合金基功能梯度复合管

说明书

本实用新型涉及复合材料，具体地说是一种内外层同时强化的颗粒增强铝合金基功能梯度复合管。

功能梯度材料是由一位日本科学家新野正之在《材料基础》1987，卷10，页31(M.Niino：Funct.Mater.，1987，vol.10，p.31)中提出的一种新型复合材料，目前关于离心铸造法制备出来的SiC或Al₂O₃等密度大于基体铝合金的颗粒增强铝合金基功能梯度复合管，根据胡克雅史，瓦特博雅史在《冶金及材料汇刊A》，1996，卷27A，页4145(Y.Fukui，and Y.Watanabe：Metall.Mater.Trans A.，1996，vol.27A，p4145)和刘清民，焦玉宁，杨院生，胡壮麒在《冶金及材料汇刊B》，1996，卷27B，页1025(Q.M.Liu，Y.N.Jiao，Y.S.Yang，and Z.Q.Hu：Metall.Mater.Trans B.，1996，vol.27B，p1025)报道，复合管中颗粒的体积百分数从复合管的外  表面至内表面是逐渐降低的，其强化部位受限，只有外层。

本实用新型的目的是提供一种满足内外表面同时强化，而中间层具有良好韧性的颗粒增强铝合金基功能梯度复合管。

本实用新型的技术方案是：由颗粒富集层和颗粒贫集层所组成的梯度结构，其中：所述颗粒贫集层分布在中间层，颗粒富集层分布在内层和外层。

本实用新型具有如下优点：

1.力学性能好。本实用新型利用非真空感应炉和水平式离心铸造机，使密度大于基体铝合金(铸造铝合金或变形铝合金)的颗粒(SiC、Al₂O₃、ZrO₂等)同时分布在铸管的内层和外层，使内、外层同时具有高强度、高硬度，良好的耐磨、耐蚀性等；而铸件中心区域是只分布有少量颗粒的颗粒贫集层，具有良好的韧性，所述中间层良好的韧性又能为复合管的受力提供缓冲作用，使其具有梯度性能。

2.本实用新型制备的内、外层同时强化的功能梯度复合管可用于内、外层需同时耐热、耐磨、耐腐蚀的环境下工作。

3.本实用新型是通过液态法制备浆体，离心铸造机成型的，所以成本低、操作简单。    

图1为本实用新型八分之一横截面宏观相(灰色区域为颗粒形成的富集层)。

图2为本实用新型四分之一纵截面宏观相(灰色区域为颗粒形成的富集层)。

图3为本实用新型径向颗粒体积百分数及显微硬度曲线(复合管内表面为坐标原点)。

图4为本实用新型横截面结构示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

本实用新型是由颗粒富集层2和颗粒贫集层1所组成的梯度结构，其中：所述颗粒贫集层1分布在中间区，颗粒富集层2分布在内、外表面；本实施例所述颗粒为密度大于基体铝合金(ZL109铸造铝合金)的SiC颗粒，管壁厚约16mm，外径80mm，长度94mm。

如图1～2所示，沿轴向截取约四分之一的复合管管壁后，沿径向和轴向分别对截取的试样进行机械抛光并照宏观相；灰色区域为颗粒形成的富集层2，分别分布在本实用新型复合管的内、外层，厚度都为3～4mm；中间白色区域为颗粒贫集层1。如图3所示，采用计算机图象分析法对本实用新型功能梯度复合管沿径向的颗粒体积百分数进行了测量(图3下)；其结果表明：颗粒体积百分数沿本实用新型复合管径向从外表面至内表面是呈凹形分布，也就是说在靠近复合管的内表面和外表面处各有一颗粒富集层2，而复合管中间区域为颗粒贫集层1，其显微硬度(图3上)与颗粒体积百分数的分布有相似的变化趋势。

本实用新型所述颗粒也可为密度大于基体铝合金(变形铝合金)的Al₂O₃、ZrO₂等颗粒。