[发明专利]高强度高模量铝基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基复合材料及其制备方法，尤其涉及一种高强度高模量铝基复合材料及其制备方法。属于材料技术领域。

背景技术

铝基复合材料具有重量轻，比强度、比刚度和剪切强度高，热膨胀系数低，热稳定性、导热、导电、耐腐蚀性能良好等优点，逐渐成为航空、航天、汽车、电子工业等领域中的理想材料，应用前景广阔。

经文献检索发现，中国专利公开号CN101050499A介绍了高强高韧7055铝合金及其制备方法。该专利描述了7055铝合金，σ_b≥610MPa，δ₅≥6％，虽然此材料有所述的诸多优点，但难以满足航空、航天、高新技术等行业高强度、高模量要求。

中国专利公开号CN1376805公开一种高强度原位铝基复合材料。此材料虽具有高强度、高模量性能，但其制备方法是将铝、二氧化钛和硼粉末在真空中烧结、挤压成型，此方法工艺复杂，成本高，难以实现工业化生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高强度高模量铝基复合材料及其制备方法，生产工艺简单，可实现工业化生产。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

高强度高模量铝基复合材料，其特征在于其成分的质量百分含量为：Zn 7.6～8.4wt％，Mg 1.8～3.0wt％，Cu 2.0～2.6wt％，Zr 0.05～0.25wt％，Mn≤0.05wt％，Cr≤0.04wt％，TiB₂ 0.1～20％wt％，余量为Al。

进一步地，制备高强度高模量铝基复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤——

1)在坩埚中加入铝锭，加热至660～750℃铝锭熔化，在730～750℃打渣、精炼、除气，用覆盖剂覆盖；

2)调整温度在750～950℃，用搅拌器搅拌铝熔体，加入烘干的K₂TiF₆和KBF₄混合盐反应；

3)清理反应残盐，加入Zn锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Cr中间合金，搅拌熔化，调整温度在670～700℃，加入Al-Zr中间合金、Mg锭，搅拌熔化，打渣、精炼、除气、静置，在730～750℃浇注成铸锭；

4)在440～500℃对铸锭进行均匀化处理18～28h，车皮，将铸锭挤压成所需型材或轧制成所需板材；

5)对挤压型材或轧制板材进行固溶和时效处理。

更进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，步骤1)中采用高纯石墨坩埚，打渣剂为ZS-AZ6无钠型，精炼剂为ZS-AJ6无钠型，覆盖剂为ZS-AF6无钠型。

更进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，步骤2)中采用高纯石墨搅拌器搅拌，烘干的K₂TiF₆和KBF₄混合盐温度范围为100～300℃。

更进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，步骤3)中打渣剂为ZS-AZ6无钠型，精炼剂为ZS-AJ6无钠型，覆盖剂为ZS-AF6无钠型。

再进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)铸锭的成分质量百分比为Zn 7.6～8.4wt％，Mg 1.8～3.0wt％，Cu 2.0～2.6wt％，Zr 0.05～0.25wt％，Mn≤0.05％，TiB₂ 0.1～20％wt％，余量为Al。

再进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，步骤4)挤压铸锭时铸锭加热温度为440～500℃，挤压比为20～70，挤压速度为1～10m/min。轧制铸锭时开轧温度为440～480℃，终轧温度为300～350℃，变形率70～95％。

再进一步地，上述的高强度高模量铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤5)固溶处理的温度为450～480℃，固溶时间为1～4h。时效处理的温度为100～150℃，时效时间为18～28h。。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明采用混合盐反应法生产增强颗粒，制备高强度高模量铝基复合材料，该铝基复合材料具有高强度高模量力学性能。反应生成的增强颗粒，界面洁净，与铝基体结合良好，颗粒分布均匀。另外，原料价格低廉，生产工艺简单，可实现工业化生产，产生了极大的经济效益和社会效应，应用前景看好。

附图说明