一种用于改善纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种用于改善纳米Al2O3@Al‑Cu基复合材料力学性能的热处理方法，包括下列步骤：(1)对复合材料进行固溶处理：将烧结态的Al2O3@Al‑Cu基复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中，在520℃的条件下保温6h，然后水冷。(2)对固溶后的复合材料进行时效处理：将固溶处理后的复合材料置于箱式电阻炉中进行时效处理，时效处理温度120℃，时效处理时间1‑24h。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的热处理方法
本专利技术涉及到一种利用热处理的方式提高纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的方法，属于材料热处理

技术介绍
铝合金基复合材料与纯铝基复合材料相比，由于基体内部含有较多的金属间化合物，因此具有更优异的比强度和比模量，因而以铝合金为基体的复合材料今年来也被广泛应用于民用、军用等领域。在以铝合金为基体的复合材料体系中，需要对复合材料进行热处理，以实现合金基体内部金属间化合物回溶-再析出的过程。通过固溶-时效技术手段可以在基体内部获得弥散分布、具有较高长径比的析出相，有利于进一步获得综合力学性能较好的复合材料。固溶-时效这一热处理流程广泛应用于铝合金或以铝合金为基体的材料领域。针对不同的材料体系，需要采用不同的热处理工艺。在固溶处理过程中，铝合金中在烧结过程中最初形成的粗大第二相会重新回溶到铝基体之中，通常情况下，随着固溶温度的提升，合金元素重新回溶的效果越充分，越有利于材料的均匀化。但是固溶温度过高或固溶时间过长，也会导致铝合金发生晶界过烧等现象，导致复合材料力学性能的极具恶化。固溶处理后，再随后的时效处理过程中，材料中的合金元素由于溶解度的降低会从铝基体中重新析出，并与铝基体形成金属间化合物。通过时效析出过程，可以在铝基体中有效获得弥散分布析出相。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的热处理方法。该方法能够在复合材料基体中获得弥撒分布的，具有较高长径比的金属间化合物，从而有效提升复合材料的屈服强度和抗拉强度。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案加以实施：一种用于改善纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的热处理方法，包括下列步骤：(1)对复合材料进行固溶处理将烧结态的Al2O3@Al-Cu基复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中，在520℃的条件下保温6h，然后水冷。(2)对固溶后的复合材料进行时效处理将固溶处理后的复合材料置于箱式电阻炉中进行时效处理，时效处理温度120℃，时效处理时间1-24h。热处理机理：固溶处理过程中，可以使复合材料在烧结过程中得到的粗大第二相充分回溶到铝基体中去，同时实现合金元素的均匀化，同时通过快速冷却，获得过饱和固溶体。时效处理过程中，由于铝基体中的合金元素在室温或该时效处理温度下溶解度较低，会以金属间化合物的形式重新从铝基体中析出。附图说明图1为热处理前复合材料中金属间化合物的形貌图2为硬度随固溶时间的变化关系图3为硬度随时效时间的变化关系图4为热处理后复合材料中金属间化合物的形貌图5为热处理后复合材料的工程应力-应变曲线。具体实施方式本专利技术的技术路线如下：(1)对复合材料进行固溶处理将烧结态的Al2O3@Al-Cu基复合材料表面包覆一层铝箔(防止其在热处理过程中发生表面氧化)，将其置于箱式电阻炉中，在520℃的条件下保温6h，然后水冷。(2)对固溶后的复合材料进行时效处理将固溶处理后的复合材料置于箱式电阻炉中进行时效处理，时效处理温度120℃，时效处理时间1-24h。(3)对固溶-时效处理后的复合材料进行组织观察和力学性能测试在透射电子显微镜下，对固溶-时效处理后的复合材料进行组织观察，分析热处理前后析出相的形貌及尺寸变化。对热处理后的复合材料进行室温拉伸试验，获得工程应力-应变曲线。下面结合实例进一步说明本专利技术，这些实例只用于说明本专利技术，并不限制本专利技术。实施例1选取热压烧结后Al2O3@Al-Cu基复合材料作为研究对象，首先在透射电子显微镜中观察金属间化合物的形貌(图1所示)。然后将复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中进行固溶处理。固溶处理的温度为520℃，固溶处理的时间为6h，保温结束后，将复合材料快速置于冷水中，使其快速降温。采用显微硬度仪对其进行硬度测试，压力为500N，保压5s，每个试样测量十个硬度点，去掉最大值和最小值，取其余8个点的平均值，硬度随固溶时间的变化关系如图2所示。将固溶处理后的样品表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中进行时效处理。时效处理温度为120℃，时效处理时间为24h，保温结束后，将试样置于空气中冷却。采用显微硬度仪对其进行硬度测试，压力为500N，保压5s，每个试样测量十个硬度点，去掉最大值和最小值，取其余8个点的平均值，硬度随时效时间的变化关系如图3所示。在透射电子显微镜下对热处理后的复合材料进行组织观察，其中的金属间化合物形貌如图4所示。将热处理后的复合材料通过线切割加工为可用于进行拉伸的式样，采用万能拉伸试验机进行拉伸，拉伸速率为0.5mm/min，获得该复合材料的工程应力应变曲线(图5所示)。实施例2选取挤压后Al2O3@Al-Cu基复合材料作为研究对象，首先在透射电子显微镜中观察金属间化合物的形貌。然后将复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中进行固溶处理。固溶处理的温度为520℃，固溶处理的时间为4h，保温结束后，将复合材料快速置于冷水中，使其快速降温。采用显微硬度仪对其进行硬度测试，压力为500N，保压5s，每个试样测量十个硬度点，去掉最大值和最小值，取其余8个点的平均值，获得硬度随固溶时间的变化关系。将固溶处理后的样品表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中进行时效处理。时效处理温度为120℃，时效处理时间为18h，保温结束后，将试样置于空气中冷却。采用显微硬度仪对其进行硬度测试，压力为500N，保压5s，每个试样测量十个硬度点，去掉最大值和最小值，取其余8个点的平均值，获得硬度随时效时间的变化关系。在透射电子显微镜下对热处理后的复合材料进行组织观察，其中的金属间化合物形貌如图4所示。将热处理后的复合材料通过线切割加工为可用于进行拉伸的式样，采用万能拉伸试验机进行拉伸，拉伸速率为0.5mm/min，获得该复合材料的工程应力应变曲线(图5所示)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于改善纳米Al2O3@Al‑Cu基复合材料力学性能的热处理方法，包括下列步骤：(1)对复合材料进行固溶处理将烧结态的Al2O3@Al‑Cu基复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于箱式电阻炉中，在520℃的条件下保温6h，然后水冷。(2)对固溶后的复合材料进行时效处理将固溶处理后的复合材料置于箱式电阻炉中进行时效处理，时效处理温度120℃，时效处理时间1‑24h。

【技术特征摘要】
1.一种用于改善纳米Al2O3@Al-Cu基复合材料力学性能的热处理方法，包括下列步骤：(1)对复合材料进行固溶处理将烧结态的Al2O3@Al-Cu基复合材料表面包覆一层铝箔，将其置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵乃勤，戎旭东，何春年，师春生，何芳，马丽颖，刘恩佐，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12