[发明专利]一种压力浸渗制备高强塑性铍铝复合材料的方法

说明书

一种压力浸渗制备高强塑性铍铝复合材料的方法，涉及一种铍铝复合材料的制备方法。目的是解决现有的精密铸造方法制备铍铝复合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的问题，以及粉末冶金方法制备铍铝复合材料存在的空隙率高、铍粉缺陷不能修复、成本高等问题。方法：铍粉无尘处理，预制体冷压成型，铝合金熔化和预制体预热，压力浸渗。本发明制备的材料致密度高和界面结合良好，力学性能如抗拉强度和塑性提高，并且成本低，工艺难度低。本发明适用于制备铍铝复合材料。

技术领域

本发明涉及一种铍铝复合材料的方法。

背景技术

铍铝合金比钛、铝和传统金属基复合材料的比刚度高，比金属铍更节约铍资源，具有优异的力学性能、热学性能、光学性能和良好的加工性能，能满足国防军事及航空航天的应用需求，可以在大部分领域替代金属铍的应用，在空间结构材料、红外光学系统、航天器的惯性导航系统等航空航天领域面临重大需求。

目前铍铝合金的制备方法主要是精密铸造法和粉末冶金法，采用精密铸造制备的铍铝合金由于铍铝合金的溶解度非常有限，且两者熔点相差很大(铍为1287℃，铝为661℃)，因此铍铝合金凝固温度范围极宽，在熔模铸造生产中，易造成合金晶粒粗大，成分偏析，易产生热裂、缩孔、缩松等铸造缺陷，导致的力学性能下降，通过在Al-Be体系中加入几种合金元素制成三元、四元或五元合金，能够改善微观组织和力学性能，常用的有Ag，Ni，Mg，Si等。粉末冶金法制备铍铝合金的粉末原料有两种方式：一种是将纯铍和纯铝粉直接混合作为等静压压制的原料；另一种是将铍和铝预合金化后，雾化制粉获得铍铝预合金粉，再进行成型和烧结。美国最早商业化的洛克合金采用预合金化粉、冷热等静压的工艺制备，力学性能优异，但因该工艺复杂、成本高，20世纪70年代后期停止生产。由于国外技术封锁和国内铍铝起步较晚，目前国内所使用的铍铝材料所使用的仍多为冲击制粉制取的铍粉，铍粉本身存在一定的缺陷，传统粉末冶金方法难以实现铍铝材料的高致密度。所以，用粉末冶金方法制备的铍铝材料会存在空隙率高、铍粉缺陷不能修复，成本高、制备周期长的问题。因此，需要开发一种新的铍铝材料制备方法，解决目前精密铸造方法制备铍铝复合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的问题，以及粉末冶金方法制备铍铝复合材料存在的空隙率高、铍粉缺陷不能修复、成本高等问题。

发明内容

本发明为了解决现有的精密铸造方法制备铍铝复合材料存在的成分偏析、晶粒粗大的问题，以及粉末冶金方法制备铍铝复合材料存在的空隙率高、铍粉缺陷不能修复、成本高等问题，提出一种压力浸渗制备高强塑性铍铝复合材料的方法。

本发明压力浸渗制备高强塑性铍铝复合材料的方法按照以下步骤进行：

一、铍粉无尘处理：

向装有铍粉的容器中注入惰性液体，然后铍粉和惰性液体混合均匀得到混合物，混合物静置处理后得到无尘处理的铍粉；静置处理后铍粉与惰性液体充分润湿，使铍粉不会扬尘；

二、预制体冷压成型：

在竖向放置的圆筒形的模具的底部铺一片多孔板，多孔板上垫一层石棉毡，多孔板上设置有连通模具内部的通孔，将无尘处理的铍粉装入模具中，然后进行冷压，得到预制体；冷压能够将铍粉中一部分的惰性液体挤压出去。

三、铝合金熔化和预制体预热：

称取质量为预制体质量2～5倍的铝合金，在保护气氛下将铝合金在熔炼炉中加热至熔点以上100-250℃保温，得到铝合金熔体；

将步骤二所得的预制体连同模具一起放入加热炉内，在保护气氛下将预制体加热，预制体加热温度为铝合金熔点的0.9-1倍，保温1～3h；

四、压力浸渗：