[发明专利]一种重稀土掺杂碳化硅-铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种重稀土掺杂碳化硅‑铝合金及其制备方法。所述材料为在金属铝中掺有Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Gr、Zn、Ti、Zr和重稀土金属，合金按重量100份数计，组分为：SiC：10～15份；Fe：0.08～0.15份；Cu：2.0～2.6份；Mn：0.01～0.1份；Mg：1.9～2.6份；Gr：0.01～0.04份；Zn：5.7～6.7份；Ti：0.04～0.06份；Zr：0.1～0.14份；重稀土金属：1～1.5份。此合金具有满足使用的要求的机械性能和热稳定性、良好的导热性能及安全性和高性价比，用于制造激光雷达结构件，在满足环境服役性能要求的同时显著降低激光雷达的制造和维护成本。

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，涉及一种重稀土掺杂碳化硅-铝合金及其制备方法。本合金适用于激光雷达结构件制造。

背景技术

激光雷达的应用涉及智能驾驶、智能制造和机器人多种领域，其使用环境十分复杂。特别是目前车载激光雷达的发展趋势之一是多传感器融合，当由于震动或者温度变化照成传感器位置偏移时，会对定位与感知造成很大干扰，直接影响了产品的安全性与数据的置信度，所以对激光雷达中用于固定传感器的结构件提出很高的要求。但是用传统的铟钢等低膨胀率材料成本过高，难以满足激光雷达低成本普及推广的需求。目前的碳化硅-铝合金，虽然在硬度方面较高，但是强度较低，切削加工难度极大，难以满足批量化生产的需求。通常添加的铁、铜、锌、银、镁、镍、锗、锡等元素，由于固溶比例的问题难以有针对性地改善其性能，本发明通过重稀土加入，可改善微合金的形貌，适应于激光雷达架构件的制造。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种重稀土掺杂硅化硅-铝合金及其制备方法，以满足激光雷达结构件的制造要求。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种重稀土掺杂碳化硅-铝合金，在金属铝中掺有SiC、Fe、Cu、Mn、Mg、Gr、Zn、Ti、Zr和重稀土金属；按重稀土掺杂硅铝合金重量100份数计，各掺杂元素的组分为：SiC：10～15份；Fe：0.08～0.15份；Cu：2.0～2.6份；Mn：0.01～0.1份；Mg：1.9～2.6份；Gr：0.01～0.04份；Zn：5.7～6.7份；Ti：0.04～0.06份；Zr：0.1～0.14份；重稀土金属：1～1.5份。

所述的重稀土金属为钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇中的任意一种或多种混合物,并且：硅和稀土的质量比为：硅：稀土＝1:1。

一种重稀土掺杂碳化硅-铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1：对SiC、铝锭、重稀土金属稀土和其他原料进行预处理，主要采用研磨细化的方式使原料粒径在10mm以下，然后进行精确称量；步骤2：将SiC、Fe、Cu、Mn、Mg、Gr、Zn、Ti、Zr、重稀土金属和铝加入到熔炼炉的坩埚中，设置熔炼炉的温度并在开始熔融时不断搅拌，并向熔炼炉内通入稀有气体；步骤3：当搅拌均匀时将熔化后的熔液注入模具中，并对胚体进行热处理，通过调节热处理的温度和时间高低降低或消除偏析；步骤4：对胚料进行挤压处理，提高其机械性能；步骤5：将坯料进行机械加工成所需的激光雷达结构件，对加工后的部件进行渗透探伤。

优选的，在步骤2中使用的坩埚为刚玉制。

优选的，在步骤2中，加入的稀有气体为氦、氖、氩、氪和氙中的一种或多种，搅拌使用的器具是刚玉器具。

优选的，在步骤2中，熔炼加热范围为800～1200℃。

优选的，在步骤3中，热处理采用的是将工件加热到800～1000℃，长时间保温5～24小时后随炉冷却。

本发明的有益技术效果：按照本发明的一种重稀土掺杂碳化硅-铝合金及其制备方法，新型复合材料具有满足使用的要求的机械性能和热稳定性、良好的导热性能及安全性和高性价比，用于制造激光雷达结构件，在满足环境服役性能要求的同时显著降低激光雷达的制造和维护成本。

具体实施方式