[发明专利]一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法

说明书

本发明提供一种制备工艺简单、适用于大规模工业生产的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。该方法包括制备浆料、表面涂覆、热轧、叠轧和热处理等步骤。本发明的方法实现了外加碳化硅相与基体中Al₂CuMg相的协同强化效果，保证碳化硅‑铝铜镁合金复合材料中第二相强化，有利于钉扎晶界和位错，提高铝铜镁合金基体的热稳定性，室温放置半年以上尺寸变化小于0.004%。另外，本发明的方法能够有效提高铝铜镁合金的微屈服强度70~100 MPa，提高硬度80~120 Hv。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料加工领域，具体地涉及一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。

铝铜镁合金凭借其高比模量、高比强度等良好的机械性能，广泛应用于航空航天导航惯性仪表、结构仪器和整流罩等部件。铝合金材料应用在导航惯性器件等领域时，因交变温度、热应力等作用下，材料会发生组织结构、应力状态的明显变化，特别是交变温度场的变化范围较大，材料表面易于软化，内部基体易发生相转变，从而加剧材料的尺寸不稳定。上述种种，均会导致铝铜镁合金材料的热稳定性变差，甚至产生形变，这种微小的形变导致的误差，将显著降低飞行器的精度和使用寿命，对于导航惯性器件的长期使用造成极为不利的影响。

中国专利201610246514.4公开了一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，将经过双级均匀化处理的铝合金，依次进行多道次热轧、多道次换向冷轧、双级固溶水淬处理、双级时效处理。应用该方法可得到晶粒尺寸均匀、组织稳定和残余应力较小的铝合金，其最佳的室温尺寸变化率为0.01%。

碳化硅（SiC）复合是提高铝合金稳定性的常用方法。碳化硅作为增强体添加到金属基体中时，其高比刚度、比强度、良好的导热性、低热膨胀系数等优异特性可以极大改善基体材料的稳定性。中国专利201410001002.2公开了一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法，应用粉末冶金法制备碳化硅增强铝合金复合材料，改善合金的稳定性。该专利的缺点在于：颗粒分布以及内部组织不够均匀，产品形状极大地受到模具规格的限制，制备过程比较复杂，不适于大规模工业生产。另一种碳化硅提高铝合金稳定性的方法是碳化硅预制体骨架与铝熔体铸造复合。这种方法的缺点在于应用碳化硅预制体骨架与铝熔体的铸造复合制备工艺流程较长，碳化硅分布不够均匀，并且不利于后续加工，无法有效发挥基体的强化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、适用于大规模工业生产的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。

一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备浆料：把碳化硅粉和铝铜镁合金粉按配比加入球磨罐中进行湿法球磨，制得浆料；

2）表面涂覆：把步骤1）制得的浆料以浸涂的方式涂覆在铝铜镁合金板表面、在铝铜镁合金板表面形成浆料层；

3）热轧：将多块经过步骤2）的铝铜镁合金板叠置、固定，形成铝铜镁合金叠层、干燥，对铝铜镁合金叠层进行8~12道次热轧，热轧温度为450~600℃，每道次热轧的变形量为3%~7%；

4）叠轧：将经过步骤3）的铝铜镁合金叠层对折后、进行轧制，每道次轧制的变形量为10%~50%，叠轧4~8道次；

5）热处理：对经过步骤4）的铝铜镁合金叠层进行双级固溶处理、水淬，然后进行双效时效处理、空冷。

进一步，步骤1）中碳化硅粉的质量分数为35%~70%。碳化硅粉的质量分数指的是碳化硅粉质量占碳化硅粉和铝铜镁合金粉质量之和的百分比。也就是说，铝铜镁合金粉的质量分数为30%~65%。

进一步，碳化硅粉粒度为40~90 nm，铝铜镁合金粉粒度为0.3~1 μm。