本发明专利技术公开了一种通过压片预处理制备TiC颗粒增强铝基复合材料的方法。先将TiC颗粒与铝粉置于100℃的真空干燥内干燥，然后放在球磨机中进行球磨,使其能够混合均匀,取出后将混合粉末放在粉末压片机上压制成片状。将压好的混合粉末片放在100℃真空干燥箱内干燥2小时，再加入到625℃的熔融铝‑铜合金中，待熔化后进行机械搅拌15~30分钟，静置10~15分钟，当温度升到700℃时进行超声波处理，除气除渣，温度升到750℃时浇铸到预热温度为380℃的板材磨具中，得到TiC颗粒增强铝基复合材料。本发明专利技术制备的TiC颗粒增强金属基复合材料,发挥了增强颗粒与基体的性能,调控方便,工艺可靠,解决了复合材料内部增强颗粒分布不均匀对其性能的致命影响，改善了其力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属基复合材料制造领域，涉及一种通过压片预处理制备TiC颗粒增强铝基复合材料的方法。
技术介绍
铝基复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。许多研究实践表明，颗粒增强铝基复合材料拥有比普通铝合金材料更优秀的性能，克服了合金材料单一性能的局限性，能有效提高材料的综合性能，同时不存在连续纤维增强复合材料预成型困难、后续加工成本高的问题，因此备受关注。多数陶瓷颗粒容易获得，成本低廉，高温稳定性好，能有效促进铝合金材料的力学性能、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及断裂韧性等综合性能。由于陶瓷颗粒容易团聚，分散性差，且与铝合金润湿性差，与铝合金有效复合的技术难题仍没有得到有效解决，严重阻碍了新型铝基复合材料的开发应用。因此，如何解决陶瓷颗粒在铝合金基体中润湿性、分散性差等问题，研究探索有效制备铝基复合材料的生产工艺，成为当今制备新型复合材料的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在铝合金中添加陶瓷增强颗粒，低成本铸造性能优异的铝基复合材料的方法。具体步骤为：（1）将TiC颗粒和Al粉按体积比TiC:Al =1~4: 1进行量取，混合后放在100℃真空干燥箱内干燥1小时后取出，在氩气保护下放在转速为120~350 r/min的行星球磨机中球磨30~60分钟，使其充分混合均匀后取出，得到均匀干燥的混合粉末，所述TiC颗粒,其粒径为0.5~0.7um，所述Al粉的纯度为99.6%、粒径为75um。（2）将步骤（1）球磨得到的均匀混合粉末放在磨具直径为50mm的粉末在压力为5~40MPa的压片机中压制成片状，在室温下保压5~10分钟，得混合粉块。（3）将纯度为99.6%的纯铝，以浓度为2mol/L的稀硝酸清洗表面，以除去表层氧化膜和杂质，最后用蒸馏水彻底冲洗干净，并将其在不超过50℃条件下快速吹干作为原料备用。（4）称取48g含质量百分比含量为75%Cu的铝铜中间合金、2g纯镁及750g步骤（3）处理好的纯铝，放在氧化铝坩埚内用井式电阻炉进行熔化，且通入氩气进行保护，得800g熔融Al-4.5Cu-0.25Mg铝-铜合金。（5）将24~32 g步骤（2）所得混合粉块放到100℃真空干燥箱内干燥2小时，取出干燥好的混合粉块在氩气保护下加入到625℃的步骤(4)所得熔融Al-4.5Cu-0.25Mg铝-铜合金中，保温5~10分钟，使其均匀的分散在基体合金中，待加入的混合粉块熔化之后进行机械搅拌，使其进一步均匀化。（6）将经过速度为700r/min~1000r/min机械搅拌30分钟之后的熔体升温至700℃进行超声波处理15~20分钟，超声波,功率为2000W，超声频率为19.99HZ，超声处理完后扒渣，静置10~15分钟，待温度上升到750℃时浇入预热为380℃的板材模具中，得到TiC颗粒增强铝基复合材料。本专利技术的有益效果为:（1）经球磨机混粉后的增强颗粒能够很好的均匀分布在铝粉中,再把压成片状的混合粉加入到熔融铝-铜合金，待铝粉熔化后TiC粉末能够均匀的分散到铝-铜合金中。（2）经真空干燥后的TiC粉末再通过机械搅拌可以提高表面活性，改善与铝基体的润湿性。（3）通过超声波处理可以除气，减少缺陷，改善TiC和铝基体的润湿性。（4）该方法制备的颗粒增强金属基复合材料,发挥了增强颗粒与基体的性能,调控方便,工艺可靠,解决了复合材料内部增强颗粒分布不均匀对其性能的致命影响。附图说明图1是本专利技术所述实施例1铝-铜合金金相图。图2是本专利技术所述实施例1掺杂TiC后的铝基复合材料金相图。图3是本专利技术所述实施例1掺杂TiC后的铝基复合材料电子显微镜扫描图。具体实施方式实施例1：（1）将TiC颗粒和Al粉按体积比TiC:Al =3: 1进行量取，混合后放在100℃真空干燥箱内干燥1小时后取出，在氩气保护下放在转速为120 r/min的行星球磨机中球磨40分钟，使其充分混合均匀后取出，得到均匀干燥的混合粉末，所述TiC颗粒,其粒径为0.5~0.7um，所述Al粉的纯度为99.6%、粒径为75um。（2）将步骤（1）球磨得到的均匀混合粉末放在磨具直径为50mm的粉末在压力为5MPa的压片机中压制成片状，在室温下保压10分钟，得混合粉块。（3）将纯度为99.6%的纯铝，以浓度为2mol/L的稀硝酸清洗表面，以除去表层氧化膜和杂质，最后用蒸馏水彻底冲洗干净，并将其在不超过50℃条件下快速吹干作为原料备用。（4）称取48g含质量百分比含量为75%Cu的铝铜中间合金、2g纯镁及750g步骤（3）处理好的纯铝，放在氧化铝坩埚内用井式电阻炉进行熔化，且通入氩气进行保护，得800g熔融Al-4.5Cu-0.25Mg铝-铜合金。（5）将 24 g步骤（2）所得混合粉块放到100℃真空干燥箱内干燥2小时，取出干燥好的混合粉块在氩气保护下加入到625℃的步骤(4)所得熔融Al-4.5Cu-0.25Mg铝-铜合金中，保温5分钟，使其均匀的分散在基体合金中，待加入的混合粉块熔化之后进行机械搅拌，使其进一步均匀化。（6）将经过速度为700r/min机械搅拌30分钟之后的熔体升温至700℃进行超声波处理15分钟，超声波,功率为2000W，超声频率为19.99HZ，超声处理完后扒渣，静置10分钟，待温度上升到750℃时浇入预热为380℃的板材模具中，得到TiC颗粒增强铝基复合材料。（7）用线切割切取拉伸试样，在室温条件下用DDL200电子万能试验机以1mm/min的加载速度对复合材料进行力学性能测试分析。测得其力学性能分别为：抗拉强度200.13 N/mm2，屈服强度161.21 N/mm2，延伸率4.03%。在光学显微镜下拍得铝-铜合金金相照片（如图1）和掺杂TiC增强颗粒的铝基复合材料金相照片（如图2），可以发现掺杂TiC增强颗粒的铝基复合材料的晶粒明显细化。从扫描电子显微镜（SEM）图片可以明显的观察到增强颗粒均匀的分布在铝基体中（如图3）。实施例2：（1）将TiC颗粒和Al粉按体积比TiC:Al =4: 1进行量取，混合后放在100℃真空干燥箱内干燥1小时后取出，在氩气保护下放在转速为350 r/min的行星球磨机中球磨55分钟，使其充分混合均匀后取出，得到均匀干燥的混合粉末，所述TiC颗粒,其粒径为0.5~0.7um，所述Al粉的纯度为99.6%、粒径为75um。（2）将步骤（1）球磨得到的均匀混合粉末放在磨具直径为50mm的粉末在压力为40MPa的压片机中压制成片状，在室温下保压5分钟，得混合粉块。（3）将纯度为99.6%的纯铝，以浓度为2mol/L的稀硝酸清洗表面，以除去表层氧化膜和杂质，最后用蒸馏水彻底冲洗干净，并将其在不超过50℃条件下快速吹干作为原料备用。（4）称取48g含质量百分比含量为75%Cu的铝铜中间合金、2g纯镁及750g步骤（3）处理好的纯铝，放在氧化铝坩埚内用井式电阻炉进行熔化，且通入氩气进行保护，得800g熔融Al-4.5Cu-0.25Mg铝-铜合金。（5）将 32 g步骤（2）所得混合粉块放到100℃真空干燥箱内干燥2小时，取出干燥好的混合粉块在氩气保护下加入到625℃的步骤(4)所得熔融Al-4.5Cu-0.2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过压片预处理制备TiC颗粒增强铝基复合材料的方法,其特征在于具体步骤为：（1）将TiC颗粒和Al粉按体积比TiC:Al =1~4: 1进行量取，混合后放在100℃真空干燥箱内干燥1小时后取出，在氩气保护下放在转速为120~350 r/min的行星球磨机中球磨30~60分钟，使其充分混合均匀后取出，得到均匀干燥的混合粉末，所述TiC颗粒,其粒径为0.5~0.7um，所述Al粉的纯度为99.6%、粒径为75um；（2）将步骤（1）球磨得到的均匀混合粉末放在磨具直径为50mm的粉末在压力为5~40MPa的压片机中压制成片状，在室温下保压5~10分钟，得混合粉块；（3）将纯度为99.6%的纯铝，以浓度为2mol/L的稀硝酸清洗表面，以除去表层氧化膜和杂质，最后用蒸馏水彻底冲洗干净，并将其在不超过50℃条件下快速吹干作为原料备用；（4）称取48g含质量百分比含量为75%Cu的铝铜中间合金、2g纯镁及750g步骤（3）处理好的纯铝，放在氧化铝坩埚内用井式电阻炉进行熔化，且通入氩气进行保护，得800g熔融Al‑4.5Cu‑0.25Mg铝‑铜合金；（5）将24~32g步骤（2）所得混合粉块放到100℃真空干燥箱内干燥2小时，取出干燥好的混合粉块在氩气保护下加入到625℃的步骤(4)所得熔融Al‑4.5Cu‑0.25Mg铝‑铜合金中，保温5~10分钟，使其均匀的分散在基体合金中，待加入的混合粉块熔化之后进行机械搅拌，使其进一步均匀化；（6）将经过速度为700r/min~1000r/min机械搅拌30分钟之后的熔体升温至700℃进行超声波处理15~20分钟，超声波,功率为2000W，超声频率为19.99HZ，超声处理完后扒渣，静置10~15分钟，待温度上升到750℃时浇入预热为380℃的板材模具中，得到TiC颗粒增强铝基复合材料。...
【技术特征摘要】
1.一种通过压片预处理制备TiC颗粒增强铝基复合材料的方法,其特征在于具体步骤为：（1）将TiC颗粒和Al粉按体积比TiC:Al =1~4: 1进行量取，混合后放在100℃真空干燥箱内干燥1小时后取出，在氩气保护下放在转速为120~350 r/min的行星球磨机中球磨30~60分钟，使其充分混合均匀后取出，得到均匀干燥的混合粉末，所述TiC颗粒,其粒径为0.5~0.7um，所述Al粉的纯度为99.6%、粒径为75um；（2）将步骤（1）球磨得到的均匀混合粉末放在磨具直径为50mm的粉末在压力为5~40MPa的压片机中压制成片状，在室温下保压5~10分钟，得混合粉块；（3）将纯度为99.6%的纯铝，以浓度为2mol/L的稀硝酸清洗表面，以除去表层氧化膜和杂质，最后用蒸馏水彻底冲洗干净，并将其在不超过50℃条件下快速吹干作为原料备用；（4）称取48g含质量百分比含量...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，唐鑫，黄世源，胡佼玉，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。