一种制备铝基复合材料的混合盐法制造技术

一种制备铝基复合材料的混合盐法，将基体材料在７２０～８００℃温度范围熔化，再保温使其均匀化，使基体材料溶液充分过热后分批多次加入均匀混合且烘干的反应盐和反应助剂，同时采用平板式叶片施以搅拌，促进其充分反应；另外反应盐和助剂加入的同时还加入金属镁，进一步阻止生成的增强颗粒偏聚沉降；叶片的搅拌速度控制在每分钟转动２００～１０００周，反应盐和反应助剂加入后的反应时间为１０～３０分钟；最后将复合材料进行精炼和浇铸，可得到ＴｉＢ↓［２］颗粒质量百分含量高达１０％且组织性能优良的铝基复合材料。本发明专利技术借助熔体化合金元素和快速搅拌的工艺，解决了生成的ＴｉＢ↓［２］增强颗粒沉降偏聚的问题，可制备出高性能的铝基复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种制备铝基复合材料的方法。技术背景目前，原位自生反应颗粒增强铝基复合材料方法是通过在铝熔液中加入 反应盐，使增强颗粒在基体内部原位合成，制成的铝基复合材料基体界面结合较好且界面干净，原位增强颗粒尺寸细小(一般〈3.(Him)且在基体中分布均 匀，通过选择反应类型及控制反应参数，可获得不同种类、不同数量的原位 增强颗粒；增强颗粒的原位合成同铸造技术结合起来，可用来制备一定形状 和大小的复合材料，工艺简便、成本低。经文献检索发现，《铝基复合材料的 发展(DaciesP. Development of Cast Aluminium MMCs)》禾B《重要工程材料 (Key Engineering Materials) 1993, 77:357-36》中记载有相关的具体制备方法， 但所公开的这些方法存在着所制备的复合材料质量分数不高，或当生成的增 强颗粒TiB2的质量百分数大于8%时，复合材料的组织结构将恶化，铸造性 能变差，材料的力学性能大大降低，而关于产生这种现象的本质原因以及如 何采用合理的工艺去解决却未见有报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备铝基复合材料的混合盐法，以解决现有方 法制备的复合材料质量分数不高以及增强颗粒TiB2在制备过程中的偏聚沉降 问题。本专利技术采用上述的技术方案来实现一种制备铝基复合材料的混合盐法，其中，其具体步骤如下所述1)将基体材料在720 80(TC温度范围熔化，再保温使其均匀化，使基体料溶液充分过热；2) 加入均匀混合且烘干的反应盐和反应助剂，同时采用叶片施以搅拌， 叶片的搅拌速度控制在每分钟转动200-1000周，反应盐和反应助剂加入后的 反应时间为10 30分钟；3) 反应完成后清除盐渣，并进行精炼，最后进行浇铸。 所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的反应盐为四氟硼酸钾(KBF4)与六氟钛酸钾(K2TiF6)的混合盐，反应助剂为氯化钾(KC1)、 氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl2)以及六氟铝三钠(Na3AlF6)的混合盐，其中， 氯化钾(KC1)、氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl2)的配比为1:1:0.5 2，六氟铝 三钠(Na3AlF6)占上述氯化钾(KC1)、氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl2)混合 物总重量的10~20%。所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的步骤2)中，所述的 反应盐和反应助剂加入时，还加入占基体材料总重量为1~2%的金属镁。所述的制备铝基复合材料的混合盐法，其中，所述的反应盐和反应助剂 是分批多次加入。本专利技术采用上述技术方案后将达到如下的技术效果本专利技术的制备铝基复合材料的混合盐法，是利用快速搅拌的方法促进反 应的充分进行，原位生成的TiB2粒子容易因局部浓度偏高而发生团聚，本发 明采用叶片快速旋转搅拌，利用反应熔化盐自身的保护作用，将转速控制在 200-1000r/m，增加熔盐与铝液的接触机会，加速反应，使原位生成的TiB2颗 粒更加细小；另一方面促进颗粒从反应的高浓度区向低浓度区的扩散，使复 合材料的沉降现象得到缓解，同时也使得复合材料中的原位增强TiB2颗粒能 弥散分布；另外，在复合材料中加入适量的金属镁，降低铝熔液的表面能， 增加铝熔液与增强颗粒之间的润湿性，以阻止增强颗粒的团聚，有效减缓颗 粒沉降的现象。本专利技术在加入反应盐和反应助剂的同时还加入了金属镁，使铝液的粘度增加，因而原位生成的TiB2颗粒移动速度减小，在较长时间内不 会因相互接触而团聚，在凝固过程中也容易被高温状态下的a-Al晶粒捕获， 以形成均一稳定的增强体。综上，本专利技术的方法能够解决TiB2增强铝基复合 材料沉降偏聚的问题，经实践，本方法所制得的铝基复合材料中TiB2颗粒质 量百分含量高达10%且组织性能优良。具体实施方式本专利技术是通过加入含有熔体化合金元素的反应助剂和采用快速搅拌工 艺，控制反应助剂的种类、加入量、配比、搅拌速度、加入的反应温度及反 应时间，解决TiB2增强铝基复合材料的沉降偏聚问题，制备出组织性能优良 的铝基复合材料。本专利技术的制备铝基复合材料的混合盐法具体如下将基体材料在720—80(TC温度范围熔化，同时保温均匀化30分钟(min)， 充分过热之后加入反应盐和反应助剂(其中，反应盐和反应助剂须混合均匀 且烘干)，反应过程中采用平板式叶片施以搅拌，叶片转动速度范围控制在 200-1000转/分钟，反应盐和反应助剂加入后的反应时间为10~30 min，待反 应完成后清除盐渣，并进行精炼处理后浇铸材料。上述的反应助剂采用氯化钾KC1、氯化钠NaCl、氯化镁MgCl2以及六氟 铝三钠NasAlF6的混合盐，其中，氯化钾KC1、氯化钠NaCl和氯化镁MgCl2 的配比为l: 1: 0.5 2，六氟铝三钠Na3AlF6的加入量为上述三种氯化物混合 盐总重量的10-20%。所述的反应盐可采用四氟硼酸钾KBF4与六氟钛酸钾K2TiF6，两者的反应 式为KBF4+ K2TiF6^1、 TiB2+其它盐。因原位生成的TiB2粒子是直径为l微米左右的颗粒，这种尺寸的颗粒在 铝液中不会有沉降的出现，但由于颗粒往往是在某一局部区域(熔盐与铝液 的交界面上)生成，很容易因局部浓度偏高而发生团聚，并且一旦团聚产生，再使其分开细化非常困难，于是就有了沉降和凝固过程中的偏聚发生；为避 免这种情况，本专利技术将反应盐和助剂分批多次加入，反应过程采用叶片快速 旋转搅拌促进反应充分进行；利用反应熔化盐自身的保护作用，将转速控制 在200-1000转/分钟， 一方面可以增加熔盐与铝液的接触机会，加速反应，使 原位生成的TiB2颗粒更加细小，另一方面促进颗粒从反应的高浓度区向低浓 度区的扩散，使复合材料的沉降现象得到缓解，同时也使得复合材料中的原 位增强TiB2颗粒能弥散分布。而解决生成的增强颗粒TiB2的沉降偏聚问题，其关键点在于如何阻止 TiB2颗粒通过自身团聚来降低表面能，本专利技术是在加入反应盐和反应助剂时， 还加入金属镁，所加入金属镁的量为基体材料重量的1-2%;金属镁可在降低 铝熔液表面能的同时增加铝熔液与增强颗粒之间的润湿性，因镁离子可附着 在生成的增强颗粒TiB2的表面，阻止增强颗粒的团聚，有效减缓颗粒沉降的 现象；同时由于镁的加入，使铝液的粘度增加，根据Stocks公式，复合材料 粘度增加，增强颗粒的移动速度减小，在较长时间内不会因相互接触而团聚， 在凝固过程中也容易被高温状态下复合材料中的oi-Al晶粒所捕获，形成均一 稳定的增强体。经试验，采用上述方法所制得的铝基复合材料中增强颗粒TiB2质量百分 含量高达10%且组织性能优良；利用本专利技术方法所制成的铝基复合材料的铸 态铸态力学性能如下抗拉强度cjb=129 260Mpa;屈服强度cjQ.2=83 204Mpa; 延伸率S=1.8% 5.3%;弹性模量E=91.2 91.4Gpa;实施例1:以纯铝作为基体材料，四氟硼酸钾KBF4与六氟钛酸钾K2TiF6作为反应混 合盐，反应助剂采用KC1、 NaCl、 MgCl^nNa3AlF6，其中KC1: NaCl: MgCl2 =1: 1: 0.5， Na3AlF6的量为氯化物总量的10%。将基体材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铝基复合材料的混合盐法，其特征在于：其具体步骤如下：１）将基体材料在７２０～８００℃温度范围熔化，再保温使其均匀化，使基体材料溶液充分过热；２）加入均匀混合且烘干的反应盐和反应助剂，同时采用平板式叶片施以搅拌，叶片的搅拌速度控制在每分钟转动２００～１０００周，反应盐和反应助剂加入后的反应时间为１０～３０分钟；３）反应完成后清除盐渣，并进行精炼，最后进行浇铸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，张迎元，王浩伟，牛建民，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]