本发明专利技术公开了一种原位铝基复合材料制备方法，具体分为以下步骤：称取一定质量的基体材料；将基体材料熔化并保温；确定添加物的种类，添加物为Ti粉、K2TiF6粉、Ti-C块体、Ti-B块体的任一种；将添加物放入铝熔体或者铝合金熔体的液面中央；开启超声换能器,进行反应得到复合材料浆料；将复合材料浆料浇铸至挤压铸造模具进行加压凝固，然后用顶杆将制得的坯料顶出，最终得到Al3Ti质量分数为4～16％的Al3Ti/Al复合材料。本发明专利技术既发挥了超声对原位反应的控制作用，又实现了原位制备和挤压铸造的优势互补，制得的铝基复合材料增强相分布均匀，组织致密，材料力学性能得到了极大提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料制备方法，尤其涉及。
技术介绍
铝基复合材料由于密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、耐磨性能优良等优点，在航空航天、国防、汽车等领域都有着广阔的应用前景。但由于铝基复合材料的制备技术不成熟、制备成本高，因此距离规模化应用还有相当的距离。目前制备的方法主要有原位合成和挤压铸造两种:原位合成是在基体内部发生反应生成增强相，生成的增强颗粒热稳定性好，尺寸细小且易于分布均匀，基体与增强颗粒的界面洁净，但其难点在于获得理想的增强相尺寸和形貌。目前已将高强超声引入复合材料制备，在铝合金熔炼中投入使用，可实现对增强相形貌尺寸及分布的控制，但浇铸后无法避免铸造缺陷的产生。挤压铸造利用机械压力使金属熔体发生流动充型、结晶凝固，并发生一定的塑性变形，进而获得密实的工件。因此，挤压铸造提供的压力有助于改善颗粒的团聚现象，并使其与铝基体紧密结合，便于获得均匀致密的颗粒增强铝基复合材料坯体或制件，可减小或消除铸造缺陷的影响，但难以实现对增强相的控制。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是:，具体分为以下步骤:a、称取一定质量的纯铝块或铝合金块料，置于坩祸中；b、采用感应加热装置将纯铝块或铝合金块料熔化，并使铝熔体或铝合金熔体温度保持在750?850 °C;c、确定添加物的种类，所述添加物为Ti粉、K2TiF6粉、T1-C块体、T1-B块体的任一种；添加物为Ti粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的1.48?5.92%称取Ti粉，用铝箔将称取好的Ti粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无Ti粉洒出；添加物SK2TiF6粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的7.4?29.6 %称取K2TiF6粉，用铝箔将称取好的K2TiF6粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无K2TiF6粉洒出；添加物为T1-C块体时，先以Ti粉和C粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和C粉置于球磨机，球磨Sh后，压制成T1-C块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4?17.5%称取T1-C块体；添加物为T1-B块体时，先以Ti粉和B粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和B粉置于球磨机，球磨Sh后，压制成T1-B块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4?17.5%称取T1-B块体；d、将步骤c中的添加物放入坩祸中的铝熔体或者铝合金熔体的液面中央，用超声探头2将铝箔或块体压入液面以下6?1cm;e、开启超声换能器，在超声功率2kW，频率20kHz的条件下，振动约15?30分钟，振动至添加物与招恪体或者招合金恪体3完全反应，得到复合材料楽料；f、将超声探头移除，关闭感应加热装置，然后将步骤e制得的复合材料浆料浇铸至挤压铸造模具的型腔12中进行加压凝固，比压为150?200Mpa，保压20?30s，浆料在压力下结晶凝固为坯料，然后用顶杆将制得的坯料顶出，最终得到Al3Ti质量分数为4?16%的Al3Ti/Al复合材料。本专利技术的添加物为Ti粉时，Ti粉的目数为300目。本专利技术将超声处理熔体进行原位制备与挤压铸造工艺相结合，既发挥了超声对原位反应的控制作用，又实现了原位制备和挤压铸造的优势互补，可用于制备不同原位颗粒增强或晶须增强铝基复合材料，制得的铝基复合材料增强相分布均匀，组织致密，材料力学性能相比于基体得到了极大提高。【附图说明】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术采用超声辅助熔体装置制备复合材料浆料的操作示意图。图2为本专利技术将铝基复合材料浆料进行挤压铸造制做坯料的示意图。图3?图6为图2的操作分解示意图。图3为本专利技术进行浇注的示意图。图4为本专利技术进行加压的示意图。图5为本专利技术进行保压的示意图。图6为本专利技术进行脱模的示意图。图中:I超声换能器;2超声探头;3、变幅杆;4、铝或铝合金熔体;5、添加物;6、感应加热装置;7、坩祸;8、挤压凸模;9、铝基复合材料坯体;10、垫块；11、下模板;12、顶杆；13、挤压凹模。【具体实施方式】如图1?图2所示，本专利技术所述制备方法通过超声辅助铝熔体装置进行制备;所述超声辅助铝熔体装置包括超声换能器I和坩祸7;超声换能器I通过下方的变幅杆3与超声探头2相连接，超声探头2放置在坩祸7内；坩祸7的外侧设置有感应加热装置6，感应加热装置6包覆在坩祸7的外侧四周;其制备方法具体分为以下步骤:a、称取一定质量的纯铝块或铝合金块料，置于坩祸中；b、采用感应加热装置将纯铝块或铝合金块料熔化，并使铝熔体或铝合金熔体温度保持在750?850 °C;c、确定添加物的种类，所述添加物为Ti粉、K2TiF6粉、T1-C块体、T1-B块体的任一种；添加物为Ti粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的1.48?5.92%称取Ti粉，用铝箔将称取好的Ti粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无Ti粉洒出；添加物SK2TiF6粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的7.4?29.6 %称取K2TiF6粉，用铝箔将称取好的K2TiF6粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无K2TiF6粉洒出；添加物为T1-C块体时，先以Ti粉和C粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和C粉置于球磨机，球磨Sh后，压制成T1-C块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4?17.5%称取T1-C块体；添加物为T1-B块体时，先以Ti粉和B粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和B粉置于球磨机，球磨Sh后，压制成T1-B块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4?17.5%称取T1-B块体；d、将步骤c中的添加物放入坩祸中的铝熔体或者铝合金熔体的液面中央，用超声探头2将铝箔或块体压入液面以下6?1cm;e、开启超声换能器，在超声功率2kW，频率20kHz的条件下，振动约15?30分钟，振动至添加物与招恪体或者招合金恪体3完全反应，得到复合材料楽料；f、将超声探头移除，关闭感应加热装置，然后将步骤e制得的复合材料浆料浇铸至挤压铸造模具的型腔12中进行加压凝固，比压为150?200Mpa，保压20?30s，浆料在压力下结晶凝固为坯料，然后用顶杆将制得的坯料顶出，最终得到Al3Ti质量分数为4?16%的Al3Ti/Al复合材料。在实际反应时，如果Ti粉目数过大时，会增加反应时间，并且使得生成的聚合物体积过大；如果Ti粉目数过小时，会容易发生团聚现象，因此本专利技术将步骤c中Ti粉的目数设置为300目进行添加，这样反应充分的同时也不容易产生团聚现象。本专利技术挤压凸模7进行加压下行的速度为3?lOmm/s，并且挤压凸模与复合材料的浆料接触后压力逐渐增大，直至达到预设比压150?200Mpa。本专利技术适用的基体材料为纯铝或者铝合金，下面根据具体实施例对纯铝、2024铝合金、6061铝合金、7075铝合金、A356铝合金中的实验数据对本专利技术做进一步详细说明。 实施例1a、称取纯铝块料100g，置于坩祸中；b、采用电磁感应加热装置将纯铝熔化，并使铝熔体温度保持在800°C ；c、确定添加物为Ti粉，按纯铝质量份数的2.96%称取Ti粉，用铝箔将称取好的Ti粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无Ti粉洒出；d、将包裹有Ti粉的铝箔置于铝熔体的液面中央，用超声探头将铝箔压入液面以下6cm；e、开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位铝基复合材料制备方法，其特征在于：所述制备方法具体分为以下步骤：a、称取一定质量的纯铝块或铝合金块料,置于坩埚中；b、采用感应加热装置将纯铝块或铝合金块料熔化，并使铝熔体或铝合金熔体温度保持在750～850℃；c、确定添加物的种类，所述添加物为Ti粉、K2TiF6粉、Ti‑C块体、Ti‑B块体的任一种；所述添加物为Ti粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的1.48～5.92％称取Ti粉，用铝箔将称取好的Ti粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无Ti粉洒出；所述添加物为K2TiF6粉时，按纯铝块或者铝合金块料质量分数的7.4～29.6％称取K2TiF6粉，用铝箔将称取好的K2TiF6粉包裹好，保证包裹后取放铝箔无K2TiF6粉洒出；所述添加物为Ti‑C块体时，先以Ti粉和C粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和C粉置于球磨机，球磨8h后,压制成Ti‑C块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4～17.5％称取Ti‑C块体；所述添加物为Ti‑B块体时，先以Ti粉和B粉为反应物，按相同物质的量将Ti粉和B粉置于球磨机，球磨8h后,压制成Ti‑B块体，然后按纯铝块或者铝合金块料质量分数的4.4～17.5％称取Ti‑B块体；d、将步骤c中的添加物放入坩埚中的铝熔体或者铝合金熔体的液面中央，用超声探头2将铝箔或块体压入液面以下6～10cm；e、开启超声换能器,在超声功率2kW,频率20kHz的条件下，振动约15～30分钟，振动至添加物与铝熔体或者铝合金熔体3完全反应，得到复合材料浆料；f、将超声探头移除，关闭感应加热装置，然后将步骤e制得的复合材料浆料浇铸至挤压铸造模具的型腔12中进行加压凝固，比压为150～200Mpa,保压20～30s，浆料在压力下结晶凝固为坯料，然后用顶杆将制得的坯料顶出，最终得到Al3Ti质量分数为4～16％的Al3Ti/Al复合材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，胡南，韩柳娜，宋晓国，韩飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37
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