[发明专利]一种铝基合金、铝基复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铝基合金、铝基复合材料及其制备方法与应用，属于先进金属基复合材料制备技术领域。铝基合金的制备包括：将K₂TiF₆和KBF₄的混合物与Al熔体于第一次超声振动条件下混合反应，冷却至720‑750℃，再进行第二次超声振动和浇铸。通过混合过程和浇注前均引入超声振动，可大幅度缩短反应时间，细化晶粒、打破团簇，有效消除颗粒团聚，提高颗粒的弥散度。制得的铝基合金具有高弥散分布的细晶粒原位自生二硼化钛颗粒，较基体金属在强度和硬度方面均得到了明显提升。上述铝基合金与合金元素及Al材料制备的铝基复合材料也具有较佳的强度和硬度。上述铝基合金和铝基复合材料均可用于生产航空航天器件及汽车制造器件等。

技术领域

本发明涉及先进金属基复合材料制备技术领域，具体而言，涉及一种铝基合金、铝基复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

硬质陶瓷颗粒对铝合金凝固组织具有细化、强化作用，通过在基体中添加细小的陶瓷颗粒，可大幅提高合金的比强度、比模量及高温稳定性，在航空航天、汽车制造、电子器件、体育器材等领域具有十分广阔的应用前景。

传统金属基复合材料的液相制备方法是在熔融基体中加入外部合成的增强体。但由于增强体表面的污染，产生了增强体与基体润湿性差、增强体与基体结合不良、增强颗粒团聚严重、界面反应产物的形成等不可避免的缺陷。采用原位自生混合盐法生产的铝基复合材料可有效避免基体与增强相间润湿性差、增强相颗粒晶粒尺寸受原始颗粒大小限制等问题。

但是，混合盐法耗时耗能，且所得的金属基复合材料较基体材料在强度和硬度方面提升不明显。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本申请的目的之一包括提供一种铝基合金的制备方法，该方法可大幅度缩短材料之间的反应时间，细化晶粒、打破团簇，有效消除反应中颗粒的团聚，提高了颗粒的弥散度。

本申请的目的之二包括提供一种由上述制备方法制备得到的铝基合金，该复合材料相比基体金属在强度和硬度方面均得到了明显提升。

本申请的目的之三包括提供一种上述铝基合金的应用，例如可用于生产航空航天器件、汽车制造器件、电子器件或体育器材。

本申请的目的之四包括提供一种铝基复合材料，其由上述铝基合金以及Al材料和合金元素制备而得。

本申请的目的之五包括提供一种上述铝基复合材料的制备方法。

本申请的目的之六包括提供一种上述铝基复合材料的应用，其也可用于生产航空航天器件、汽车制造器件、电子器件或体育器材。

本申请可这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种铝基合金的制备方法，包括以下步骤：

将K₂TiF₆和KBF₄的混合物与Al熔体于第一次超声振动条件下混合反应，反应完成后冷却至不低于720℃且不高于750℃，保温5-10min，待温度稳定后再依次进行第二次超声振动和浇注。

在可选的实施方式中，第一次超声振动和第二次超声振动均于1-1.5kW的条件下进行3-6min。

在可选的实施方式中，K₂TiF₆和KBF₄的混合物与Al熔体反应后理论生成TiB₂颗粒与所述铝熔体的质量比为1％-10％。

在可选的实施方式中，Al熔体的原料为工业纯铝。

在可选的实施方式中，Al熔体的温度为800-850℃。