[发明专利]一种半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材。采用AA2024铝合金粉末与SiC颗粒为原料，所制得的半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，半固态粉末轧制法可制备性能良好的SiCp/AA2024复合带材。随粉末加热温度升高，带材更致密，SiC与基体合金形成良好的冶金结合，获得细小的球状或近球状显微组织。SiC颗粒与基体不发生显著的界面反应，没有生成对体系危害较大的Al4C3相。与AA2024合金带材相比，SiCp/AA2024复合带材具有更高的屈服强度和抗拉强度，但韧性略低。本发明能够为制备高性能的SiCp/AA2024复合带材提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材。

背景技术

粉末轧制是用金属粉末为原料直接轧制金属成材的工艺。这种工艺比传统的经过冶炼、铸锭、开坯、轧制成材等工序的工艺简单，成材率为85～90%。但由于金属粉末成本较高，生产率低，所以这种工艺主要用于生产特殊性能的材料。

粉末轧制通过将粉末不断地喂入两个转动的轧辊缝隙之间，依靠轧辊的压力轧制成具有一定机械强度的板带坯料的成形方法。由此获得的坯料经过预烧结、烧结和再烧结后经过轧制加工可制成多孔和致密的粉末冶金板带材。按带材出辊方向的不同，粉末轧制可分为垂直、水平和倾斜3种形式，其中以垂直形式最为普遍。粉末轧制可生产特种板带材，如双层或多层金属带材，难熔金属化合物、磁性材料、减摩材料以及多孔材料等带材。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材的制备原料包括：AA2024铝合金粉末与SiC颗粒。

半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入行星球磨机中进行湿磨，球料比为5:1，球磨时间为18h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结。将烧结好的试样放入轧机中进行轧制。

半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材的检测步骤为：物相组成采用X射线衍射仪分析，金相组织采用金相显微镜观察，断口形貌通过扫描电镜观察，抗拉强度采用MT5105微机控制电子万能试验机测试。

所述的半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材，半固态粉末轧制法可制备性能良好的SiCp/AA2024复合带材。随粉末加热温度升高，带材更致密，SiC与基体合金形成良好的冶金结合，获得细小的球状或近球状显微组织。与AA2024合金带材相比，SiCp/AA2024复合带材的基体晶粒更细小。

所述的半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材，SiC颗粒与基体不发生显著的界面反应，没有生成对体系危害较大的Al4C3相。

所述的半固态粉末轧制法制备的SiCp/AA2024复合带材，粉末在600℃范围内加热，SiCp/AA2024复合带材和AA2024带材的屈服强度、抗拉强度及伸长率都随加热温度升高而显著提高。SiCp/AA2024复合带材的屈服强度介于400MPa之间，抗拉强度为475MPa，伸长率为3.5%，断裂方式以脆性断裂为主，与AA2024合金带材相比，SiCp/AA2024复合带材具有更高的屈服强度和抗拉强度，但韧性略低。

本发明的有益效果是：