[发明专利]一种颗粒增强铝合金材料

说明书

本发明公开了一种利用原位自生法制备的颗粒增强铝合金材料，涉及铝合金加工技术领域，以Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金为基体，在基体中添加二硼化钛颗粒，经挤压铸造加工而成。本发明利用原位自生法从基体中原位生成的而具有热稳定性好、增强体表面洁净无污染且与基体界面相容性好，以及界面结合强度高、分布均匀的颗粒增强相，增强相颗粒具有细小的尺寸，可以达到0.1‑3.0μm，能够在保持材料轻量化的同时使得材料在强度、耐磨性能、耐腐蚀性能等方面得到大幅度提升。

技术领域：

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种利用原位自生法制备的颗粒增强铝合金材料。

背景技术：

Al-Zn-Mg-Cu铝合金属于时效强化型合金，具有密度小、比强度高、韧性好、易于成型和加工、成本较低等优点，广泛用于航天、航空、交通运输领域及其他要求轻量化、高强度和良好耐蚀性等高应力结构部件。

随着汽车工业的快速发展，对Al-Zn-Mg-Cu铝合金的综合性能有了更高的要求，传统的Al-Zn-Mg-Cu铝合金的强度很高，属于超硬铝，其屈服强度接近于抗拉强度，屈强比高，抗拉强度也很高，但塑性较低。为了改善Al-Zn-Mg-Cu 铝合金的力学性能，可以调整已有金属元素的含量或者添加其他金属元素，也可以改变铝合金的加工工艺。

专利CN201810354097.4公开了一种硬质纳米颗粒增强铝合金板的制备方法，用钻头在Al-Zn-Mg-Cu铝合金板上开设盲孔，将硬质纳米颗粒与酒精溶液混合得到混合物，用注射器将混合物注入预设盲孔中，放入干燥箱使液体挥发，在盲孔上搅拌摩擦加工处理，同时进行极冷处理。该专利取得了使抗拉强度从453.2MPa提高到546.7MPa、延伸率从12.6％提高到20.0％的技术效果，但由于需要采用-180～-200℃的极冷处理，因此处理成本高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用原位自生法制备的颗粒增强铝合金材料，在简化操作、降低成本的基础上，显著提高了Al-Zn-Mg-Cu 铝合金的力学性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种利用原位自生法制备的颗粒增强铝合金材料，以Al-Zn-Mg-Cu铝合金为基体，在基体中添加二硼化钛颗粒，经挤压铸造加工而成。

上述颗粒增强铝合金材料的制备方法包括以下步骤：

(1)配料：准备Al-Zn-Mg-Cu铝合金和纳米二硼化钛颗粒；

(2)熔炼：将熔炼炉升温至330-350℃，加入Al-Zn-Mg-Cu铝合金，继续升温至760-780℃后保温熔炼，待完全形成熔体后加入纳米二硼化钛颗粒，搅拌，扒渣，除气，得到合金液；

(3)挤压铸造：将模具预热，利用挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推送合金液，快速增压凝固结晶，控制挤压铸造工艺参数，铸造完成后开模，取出铸件；

(4)热处理：将铸件置于热处理炉中，在520-550℃下固溶处理，冷水淬火，最后在130-160℃下时效处理。

所述纳米二硼化钛颗粒的粒径为60nm，纯度＞99％，比表面积24m²/g。

所述Al-Zn-Mg-Cu铝合金和纳米二硼化钛颗粒的质量比为100:0.1-0.5。

所述挤压铸造的模具预热温度为300-400℃。

所述挤压铸造工艺参数为：合金液浇注温度700-720℃，挤压压力100-110 MPa，保压时间30-60s，充型速度0.6-0.8m/s，充型时间3-5s。