[发明专利]一种具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料由基体合金及增强相组成，所述基体合金是以铝合金为基体，以微米级SiC颗粒为增强材料的增强铝合金，增强相为三维骨架通孔泡沫铁；且所述泡沫铁与基体合金在三维空间内呈交织网络互穿结构；所述微米级SiC颗粒的粒径为10-20μm，SiC颗粒在基体合金中的体积百分比为10-20%；

所述制备方法包括如下步骤：

步骤1，在真空搅拌铸造熔炼炉中，将组分要求为Si 8.5-9.5%，Fe 0-0.2%，Cu 0-0.2%、Mg 0.4-0.65%、Ti 0-0.2%、Al余量的铝合金置于石墨坩埚内，密封炉体并抽取其中空气，在真空环境下将炉体升温至700-750℃，保温60-90min，确保铝合金完全融化；

步骤2，使用石墨搅拌头对铝合金熔体以500-550r/min的速度顺时针搅拌，搅拌头与坩埚底部的距离控制在1.5-2.0cm，搅拌的同时逐渐加入经预处理和预热的微米级SiC颗粒；

步骤3，SiC颗粒加入完成后，降低炉温至590-610℃进行半固态持续搅拌30-40min；

步骤4，在300-400r/min的搅拌速度下将炉体温度升至700-750℃，然后停止搅拌，卸去炉体真空，将熔体浇铸到预热的金属模具内，待熔体凝固后即得到微米级SiC颗粒增强的铝合金基体；

步骤5，使用真空熔炼炉，将孔径为10-20ppi，厚度为5-20mm的泡沫铁置于石墨坩埚底部中央，与坩埚壁留有空隙，其上放置预先制备好的微米级SiC颗粒增强的铝合金基体，在10-100Pa的真空环境下，以10-20℃/min的升温速度升至700-750℃并保温60-90min，之后冷却至室温即得到泡沫铁增强的铝基复合材料；

步骤6,对泡沫铁增强铝基复合材料进行T6热处理，得到产品；

其中，所述步骤2中，SiC颗粒的预处理包括清洗和氧化处理，具体包括如下步骤：

s1，采用去离子水超声清洗SiC颗粒，超声清洗过程中使用电动搅拌头进行辅助搅拌；

s2,20-30min后停止搅拌，并继续超声清洗40-80min；

s3，将含有杂质的悬浊液倒去，留下沉积的SiC颗粒并加入无水乙醇，如s1和s2继续进行超声清洗和搅拌；

s4，观察悬浊液的情况，若还含有较多杂质，则倒去悬浊液后继续加入无水乙醇，重复以上步骤直至悬浊液清澈为止；

s5，将清洗完成的SiC颗粒转移至刚玉坩埚内，于烘箱中在90-150℃通风条件下烘干8-10h，每隔2h取出SiC颗粒进行搅拌破碎；

s6，将烘干后的SiC颗粒用100目的筛子筛分后转移入电阻炉中，先升温至350-450℃保温60-90min，随后升温至700-750℃保温6-8h，当温度达到700-750℃后每隔2h取出SiC颗粒进行搅拌，破碎结团的颗粒；

s7，氧化处理完毕的SiC颗粒用100目的筛子筛分；

s8，氧化处理完毕的SiC颗粒保存：置于刚玉坩埚中用保鲜膜封存，在使用前重新于烘箱中在90-150℃通风条件下烘干8-10h并用100目的筛子筛分。

2.根据权利要求1所述的具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，真空环境的真空度为10-100Pa。

3.根据权利要求1所述的具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，SiC颗粒的预热温度为300-350℃。

4.根据权利要求1所述的具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，金属模具的预热温度为250-350℃。

5.根据权利要求1所述的具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤5中，泡沫铁在使用前进行预处理，该预处理包括如下步骤：t1，采用无水乙醇超声清洗泡沫铁10-20min，去除表面油污，烘干；

t2，采用工业用除锈剂对泡沫铁进行除锈处理；

t3，对除锈完毕的泡沫铁用去离子水超声清洗10-20min，将残余铁锈和附着在泡沫铁表面的除锈剂清洗干净；

t4，采用无水乙醇超声清洗泡沫铁10-20min，取出后烘干得到洁净的泡沫铁。

6.根据权利要求1所述的具有高温耐磨性的泡沫铁增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤6中，所述T6热处理的步骤及工艺参数：（1）538℃固溶8h-10h；（2）60-100℃水淬；（3）154℃时效5h-7h，空冷。