一种微合金铝基复合材料的轧制工艺制造技术

本发明专利技术涉及了微合金铝基复合材料的一种制备工艺，具体来说是一种微合金复合材料的轧制工艺。本发明专利技术主要是将干燥的氟锆酸钾盐和氟硼酸钾粉末加入到熔化到一定温度的AlSi9Cu3合金中，然后进行反应，反应过程中进行一定方式的搅拌。反应一定时间后，将熔体进行扒渣精炼，然后降至一定温度加入Al‑10Ce，进行反应，反应一定时间后再次扒渣精炼，结束后进行铜模浇铸，浇铸后将铜模降至一定温度进行直接的轧制。通过该方法制备的铝基复合材料晶粒较为细小圆润，材料颗粒分布较为均匀，材料中硅相分布均匀且形貌呈椭球形，复合材料力学性能提高，特别是高温力学性能也优异于其基体合金。

Rolling process of micro alloy aluminum base composite material

The invention relates to a preparation process of micro alloy aluminum base composite material, in particular to a rolling process of micro alloy composite material. The invention is mainly AlSi9Cu3 alloy dry fluozirconate potassium and potassium borofluoride powder added to the melt to a certain temperature, then the reaction in the reaction process of mixing a certain way. After a certain time of reaction, the molten slag refining, and then decreases to a certain temperature to join Al 10Ce, reaction, reaction after a certain period of time again after the end of refining slag, copper mold casting, copper casting will be decreased to a certain temperature and direct rolling. Aluminum matrix composites with finer grains and prepared by this method, the material particle size distribution is more uniform, the material of silicon phase in uniform distribution and morphology of ellipsoid, improve the mechanical properties of composite materials, especially the high temperature mechanical properties superior to the matrix alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种微合金铝基复合材料的轧制工艺
本专利技术涉及一种微合金化复合材料的制备方法，具体是指微合金化铝基复合材料的一种轧制工艺。
技术介绍
微合金化是通过对材料添加一些微量的特定的元素对材料进行一定改性的一种方法，通过微合金化，可以通过改变材料中脆性相形貌的同时可能生成一些弥散第二相颗粒，来提高材料的力学性能。通过添加少量的合金元素而大大提高材料力学性能，从源头来改进材料，节约了一定的成本。目前对复合材料进行微合金化的研究很少，通过对铝基复合材料的微合金化可以改性铝基复合材料中Si相的形貌以及改善原位颗粒的团聚情况，提高复合材料的力学性能。通过轧制对微合金化的铝基复合材料进行大的塑性变形，可以通过这较大的变形使团聚的颗粒分散开来，同时轧断材料中针状的硅相以及较大的脆性相，使材料组织更加均匀，提高铝基复合材料的力学性能。同时热轧可以消除材料中的孔洞，紧密材料组织以及通过再结晶来细化材料的晶粒，大幅度提高材料的力学性能。通过对微合金化铝基复合复合材料轧制发现，相比其基体合金，复合材料的高温力学性能极大优异其基体合金。说明可以通过轧制来制备耐高温的复合材料轧板，可以应用在高温环境中。对现有的文献检索发现：申请号为201510334398.7，名称为一种轧制高强度硬铝合金的方法，其在轧制过程中要进行预热处理，而本专利技术利用铸件浇铸余热直接轧制，节省工艺步骤，降低成本。申请号为201510939875.2，名称为一种铝合金厚板叠层轧制工艺，其制备过程包括：熔体熔炼，铸锭铸造，铸锭铣面及均匀化处理，表面处理，叠层电焊，叠层扩散退火，热轧等工艺步骤，本专利技术主要工艺步骤为熔炼，热轧，退火，冷轧。本专利技术不需要轧制前的预处理，工艺简单，生产周期短，节约成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以耐高温的复合材料轧板，通过微合金化和轧制的结合来提高材料常温力学性能的同时提高其高温力学性能。本专利技术的制备方法包括以下步骤：（1）将氟锆酸钾盐和氟硼酸钾粉末烘干以备用；（2）将600g的AlSi9Cu3合金放入预热至375~440℃石墨坩埚中加热融化并加热至795~830℃；（3）将60g备用的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末分2次放入石墨坩埚中并按照一定方式搅拌，搅拌方式为：利用石墨棒进行人工搅拌，每次搅拌10min，将熔体静至10min，此步骤重复1次，同时搅拌过程中温度保持在795~830℃；（4）搅拌结束后，将石墨坩埚中熔体保温5min，保温时间结束后将熔体降至735~760℃并以一定方式扒渣、精练，其一定方式是指：在735~760℃下，利用扒渣工具人工扒渣，扒渣结束后，加入精炼剂精炼，并静置2min，当静置结束后加入打渣剂再次扒渣，扒渣结束后继续放入精炼剂进行再次精炼；（5）将精练过后的熔体保温3~5min，当保温结束后加入3~9g的Al-10Ce，按照一定方式进行反应一定时间，反应时间结束后按照步骤（4）的方式进行再次扒渣和精炼；（6）精练结束后，将熔体降至720~750℃进行铜模浇铸，铜模提前预热至120~150℃，铜模尺寸为100mm×50mm×12mm，浇铸完成后让铜模自然降温降温；（7）当铜模降至280~350℃后，将铸锭取出，直接进行轧制，轧制方法为：热轧+冷轧，热轧后进行375℃×1h退火并空冷至室温，在继续冷轧，热轧总变形量为50~60%，冷轧总变形量为17~20%。与现有的技术相比，本专利技术通过微合金化从源头上改进铝基复合材料的力学性能，又通过热轧来消除材料中内部缺陷以及细化晶粒，并且在半铸态的情况下进行轧制，减少了工艺步骤，节约成本，同时又通过冷轧对材料进行表面强化，整体提高材料的常温力学性能，除此之外，还提高了材料的高温力学性能，为制备耐高温复合材料轧板提供可能方案。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施案例。实施方式1：本专利技术的材料是：TiB2/AlSi9Cu3复合材料，其成分为：Si:8~9.5%，Cu:2~3%，TiB2:1.4%，Ce:0.05%，其余为Al。工艺步骤：（1）将氟锆酸钾盐和氟硼酸钾粉末烘干以备用；（2）将600g的AlSi9Cu3合金放入预热至375~440℃石墨坩埚中加热融化并加热至795~830℃；（3）将60g备用的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末分2次放入石墨坩埚中并按照一定方式搅拌，搅拌方式为：利用石墨棒进行人工搅拌，每次搅拌10min，将熔体静至10min，此步骤重复1次，同时搅拌过程中温度保持在795~830℃；（4）搅拌结束后，将石墨坩埚中熔体保温5min，保温时间结束后将熔体降至735~760℃并以一定方式扒渣、精练，其一定方式是指：在735~760℃下，利用扒渣工具人工扒渣，扒渣结束后，加入精炼剂精炼，并静置2min，当静置结束后加入打渣剂再次扒渣，扒渣结束后继续放入精炼剂进行再次精炼；（5）将精练过后的熔体保温3~5min，当保温结束后加入3g的Al-10Ce，按照一定方式进行反应一定时间，反应时间结束后按照步骤（4）的方式进行再次扒渣和精炼；（6）精练结束后，将熔体降至720~750℃进行铜模浇铸，铜模提前预热至120~150℃，铜模尺寸为100mm×50mm×12mm，浇铸完成后让铜模自然降温降温；（7）当铜模降至280~350℃后，将铸锭取出，直接进行轧制，轧制方法为：热轧+冷轧，热轧后进行375℃×1h退火并空冷至室温，在继续冷轧，热轧总变形量为50~60%，冷轧总变形量为17~20%。实施方式2：本专利技术的材料是：TiB2/AlSi9Cu3复合材料，其成分为：Si：8~9.5%，Cu：2~3%，TiB2：1.4%，Ce：0.1%，其余为Al。工艺步骤：（1）将氟锆酸钾盐和氟硼酸钾粉末烘干以备用；（2）将600g的AlSi9Cu3合金放入预热至375~440℃石墨坩埚中加热融化并加热至795~830℃；（3）将60g备用的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末分2次放入石墨坩埚中并按照一定方式搅拌，搅拌方式为：利用石墨棒进行人工搅拌，每次搅拌10min，将熔体静至10min，此步骤重复1次，同时搅拌过程中温度保持在795~830℃；（4）搅拌结束后，将石墨坩埚中熔体保温5min，保温时间结束后将熔体降至735~760℃并以一定方式扒渣、精练，其一定方式是指：在735~760℃下，利用扒渣工具人工扒渣，扒渣结束后，加入精炼剂精炼，并静置2min，当静置结束后加入打渣剂再次扒渣，扒渣结束后继续放入精炼剂进行再次精炼；（5）将精练过后的熔体保温3~5min，当保温结束后加入6g的Al-10Ce，按照一定方式进行反应一定时间，反应时间结束后按照步骤（4）的方式进行再次扒渣和精炼；（6）精练结束后，将熔体降至720~750℃进行铜模浇铸，铜模提前预热至120~150℃，铜模尺寸为100mm×50mm×12mm，浇铸完成后让铜模自然降温降温；（7）当铜模降至280~350℃后，将铸锭取出，直接进行轧制，轧制方法为：热轧+冷轧，热轧后进行375℃×1h退火并空冷至室温，在继续冷轧，热轧总变形量为50~60%，冷轧总变形量为17~20%。实施方式3：本专利技术的材料是：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微合金铝基复合材料的轧制工艺，其特征在于以下步骤：（1）将一定量的AlSi9Cu3合金放入一定温度石墨坩埚中加热融化并加热至一定温度；（2）将一定量的备用的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末按照一定方式放入石墨坩埚中并按照一定方式搅拌；（3）搅拌结束后，将石墨坩埚中熔体保温一定时间，保温时间结束后将熔体降至一定温度并以一定方式扒渣、精练；（4）将精练过后的熔体保温一定时间，当保温结束后加入一定量的Al‑10Ce，按照一定方式进行反应一定时间，反应时间结束后按照步骤（3）的方式进行再次扒渣和精炼；（5）精练结束后，将熔体降至720~750℃进行铜模浇铸，浇铸完成后让铜模按照一定方式降温；（6）当铜模降至一定温度后，将铸锭取出，直接进行一定方式的轧制；上述的微合金铝基复合材料是指ZrB

【技术特征摘要】
1.一种微合金铝基复合材料的轧制工艺，其特征在于以下步骤：（1）将一定量的AlSi9Cu3合金放入一定温度石墨坩埚中加热融化并加热至一定温度；（2）将一定量的备用的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末按照一定方式放入石墨坩埚中并按照一定方式搅拌；（3）搅拌结束后，将石墨坩埚中熔体保温一定时间，保温时间结束后将熔体降至一定温度并以一定方式扒渣、精练；（4）将精练过后的熔体保温一定时间，当保温结束后加入一定量的Al-10Ce，按照一定方式进行反应一定时间，反应时间结束后按照步骤（3）的方式进行再次扒渣和精炼；（5）精练结束后，将熔体降至720~750℃进行铜模浇铸，浇铸完成后让铜模按照一定方式降温；（6）当铜模降至一定温度后，将铸锭取出，直接进行一定方式的轧制；上述的微合金铝基复合材料是指ZrB2颗粒增强AlSi9Cu3复合材料，其组分为:Si:8~9.5%，Cu：2~3%，TiB2:1.4%，Ce：0.05~0.15%，其余为Al。2.根据权利1要求所述的一种微合金铝基复合材料的轧制工艺，其特征是：步骤（1）所述的一定温度石墨坩埚是指：将石墨坩埚提前预热至375~440℃，加热至一定温度是指795~830℃。3.根据权利1要求所述的一种微合金铝基复合材料的轧制工艺，其特征是：步骤（2）所述的一定量的氟锆酸钾和氟硼酸钾混合粉末是指：粉末占基体质量8~9%；其中按照一定方式加入粉末是指：将粉末分2次加入熔体中，加入时间间隔为3min，每次加入粉末后都进行1~2min的人工搅拌。4.根据权利1要求所述的一种微合金铝基复合材料的轧制工艺，其特征是：步骤（2）所述的一定方式搅拌是指：利用石墨棒进行人工搅拌，每次搅拌10min，将熔体静至10min，此步骤重复1次，同时搅拌过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松利，梁智萍，张炳荣，张冬梅，窦炳玥，
申请(专利权)人：镇江创智特种合金科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32