[发明专利]一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法

说明书

一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法，本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法。本发明是要解决现有陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料制备方法导致Mg元素偏聚，进而无法发挥强化相Mg2Si时效硬化能力；以及传统粉末冶金制备复合材料需在真空环境下进行，加热、保温以及降温时间很长，严重影响制备效率的问题。方法：一、球磨混粉；二、冷压制备预制体；三、热压烧结。本方法制备效率高、且能够得到综合性能优异的6XXX铝基复合材料。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法。

背景技术

铝基复合材料具有低密度、高比强度和高比刚度，优异的耐磨性以及优异的耐高温性能，因此在航空航天、汽车、轨道交通以及体育等行业应用广泛，相应的铝基复合材料的制备工艺也迅速发展。而6XXX系铝合金由于具有优良的强韧性而常被用作基体。

然而，由于颗粒加入后复合材料引入了大量的界面，大量界面的存在会导致合金中元素的偏聚和非正常扩散，进而影响基体合金的时效硬化行为，如6061Al主要的强化相为 Mg₂Si，然而，当大量的镁元素扩散或者是偏聚至界面后，基体中Mg元素减少，会导致合金的时效硬化能力下降，进而造成颗粒的强化效率显著降低(强化效率＝(复合材料性能-基体性能)/基体性能)。而6XXX铝合金中Mg元素的含量仅为0.3％～1.4％，极易因Mg 元素偏聚而失去时效硬化能力，如何发挥6XXX铝合金基体的时效硬化能力是改善陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料性的主要手段。此外，传统粉末冶金法制备铝基复合材料大多数均在真空条件下进行，加热、保温以及降温时间很长，结果造成制备复合材料制备效率低，能源损耗大。

因此，亟需开发一种快速制备6XXX铝基复合材料的新方法，保证Mg元素的时效硬化行为，进而获得性能优异的复合材料，同时提高制备效率。

发明内容

本发明是要解决现有陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料制备方法导致Mg元素偏聚，进而无法发挥强化相Mg2Si时效硬化能力；以及传统粉末冶金制备复合材料需在真空环境下进行，加热、保温以及降温时间很长，严重影响制备效率的问题，而提供一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法。

本发明一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：

一、球磨混粉：将陶瓷颗粒粉末、6XXX铝合金粉末和铝镁合金粉末在V型混料机中混合均匀，得到混合粉末；所述混合粉末中陶瓷颗粒粉末的体积分数为0.1～20％；所述陶瓷颗粒粉末与6XXX系铝合金粉末的体积比为1:(3～5)；所述陶瓷颗粒粉末与铝镁合金粉末的体积比为1:(0.5～5)；

二、制备预制体：将混合粉末加入钢模具中压实，在压力为10～25MPa的条件下保压5～10min，得到预制体；

三、热压烧结：将预制体放入炉内，以300～400℃/h的升温速率将炉温由室温升至560～580℃，在温度为560～580℃的条件下保温30min～120min完成烧结，然后烧结后的预制体连同模具转移到压力机上，施加压力，在压力为40～60MPa的条件下保压5～10min，随后自然冷却至室温，脱模得到陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料。

本发明的有益效果是：

本发明采用V型混料机进行混粉，通过铝镁合金粉末额外添加Mg元素，实现镁元素的补充；控制制备的烧结温度和时间，减少Mg元素向界面的扩散，最终实现高性能6XXX 铝基复合材料制备。采用该方法制备的B₄C/6061Al复合材料屈服强度≥420MPa，抗拉强度大于等于460MPa，延伸率≥5％。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种陶瓷颗粒增强6XXX铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：