一种材料技术领域的原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料，其组分重量百分比为：７．５～９．５％Ｍｇ，１．０～１．５％Ｚｎ、０．０３～０．１％Ｂｅ，０．１～０．２％Ｔｉ，１～２０％ＴｉＢ↓［２］，其余为Ａｌ。本发明专利技术的复合材料中ＴｉＢ↓［２］增强颗粒的尺寸在５０～２５０ｎｍ，形状主要为六方形和长方体。基体和ＴｉＢ↓［２］颗粒的界面干净，结合良好，分布均匀；ＴｉＢ↓［２］颗粒增强耐高温铝基复合材料，其制备初期Ｔ４处理后，抗拉强度为３３５～３６２ＭＰａ，模量范围：７７．２～９２．５ＧＰａ，时效１８个月后抗拉强度为：３４９～３７３ＭＰａ，模量范围：７８．１～９２．３ＧＰａ。本发明专利技术的复合材料还具有制备工艺简单，成本低、适合于大规模生产应用，可广泛使用于船舶上一些重要结构件中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种材料领域的铝基复合材料，特别是一种原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料。
技术介绍
铸造铝合金耐腐蚀，密度低，有一定的比强度和比刚度，船舶上一些重要结构如雷达底座、箱类、舷窗、把手、发动机和电器部件等，采用铸造合金制造来减轻船舶的自重以提高航速和稳定性。目前船舶上广泛应用的铸造铝合金主要有两类一类是具有良好铸造工艺性能，又有较好的耐蚀性的Al-Si系铸造铝合金(如ZL101)；另一类是具有优异的耐海水腐蚀但铸造工艺性能相对较差的Al-Mg系铸造铝合金(ZL301、ZL305)。经对现有技术的文献检索发现，张林和，周华在《铝加工》2002，25(2)38-40上发表的“新型船舶用铸造铝合金腐蚀性能研究”，该文介绍的材料为ZL101，ZL305和Al-Mg-Si合金(1.32％Mg，1.8％Si，0.35％Mn，0.16％Cr)，这些材料具有一定的耐蚀性能，但是这些材料的比强度和比模量相对较低，限制了其使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料，使其采用Al-Mg-Zn合金为基体制备，具有较高的比强度和比模量，同时保持优异的耐蚀性能，是一种新的高性能的船用复合材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术的组分重量百分比为7.5～9.5％Mg，1.0～1.5％Zn、0.03～0.1％Be，0.1～0.2％Ti，1～20％TiB2，余量为Al。将烘干的KFB4，KTiF6混合反应盐在一定温度下，以一定的比例加入铝合金熔体中，进行搅拌，然后清除反应副产物，在通保护气体环境下，加入Al-Ti，Al-Be，Al-Zn等中间合金以及工业纯Mg，合金元素熔化后高速搅拌，除杂，真空静置，低压铸造成形，制成原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料。所述的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，在其组分范围内的较优实施成分为8.9％Mg、1.2％Zn、0.02％Be、0.1％Ti、10％TiB2，其余为Al。所述的TiB2增强颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状为六方形或长方体。所述的TiB2增强颗粒均匀分布在基体中，TiB2增强颗粒与基体界面干净，无界面反应。本专利技术采用铸造Al-Mg合金作基体，加入Zn、Cu、Al、Mn等元素，降低原子的扩散速度，控制了析出相的形状和尺寸，可以改善了合金的自然时效稳定性，而原位自生的TiB2颗粒在基体中稳定性很好，长时间时效颗粒与基体也不会发生反应，因而使得该类复合材料的时效稳定性很好。又由于基体的热膨胀系数要比增强相的热膨胀系数大许多，因而在制备和热处理过程中均可在基体材料中形成高密度位错，晶内和晶界的位错都会对滑移产生阻碍，产生强化用，这就使得该类材料具有较高的比强度；当然，高模量TiB2颗粒的加热，可以明显的提高材料的模量。综合这些因素使得该类复合材料具有较好的比强度和比刚度，同时具有非常好的耐蚀性能。本专利技术TiB2增强颗粒耐蚀铸造铝基复合材料，其新淬火状态抗拉强度为335～362MPa，时效18个月后抗拉强度为349～373MPa，模量范围77.2～92.5GPa，制备工艺简单，成本低、适合于大规模生产应用，可广泛使用于船舶上一些重要结构件中，如雷达底座、箱类、舷窗、把手、发动机和电器部件等。具体实施例方式下面通过实施例说明本专利技术。实施例1原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料组分重量百分比9.5％Mg、1.0％Zn、0.1％Be、0.2％Ti、1％TiB2，其余为Al。复合材料的制备将铝在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Al-Be、Al-Ti、Mg、Al-Zn，搅拌均匀后低压成形。复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。材料T4态室温力学性能 σb＝335MPa，σ0.2＝266MPa，δ＝4.8％，E＝77.2GPa，自然时效18个月之后σb＝349MPa，σ0.2＝274MPa，δ＝4.7％，E＝78.1GPa。实施例2原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料组分重量百分比7.5％Mg、1.5％Zn、0.03％Be、0.1％Ti、20％TiB2，其余为Al。复合材料的制备将铝在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Al-Be、Al-Ti、Mg、Al-Zn，搅拌均匀后低压成形。复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。材料T4态室温力学性能σb＝362MPa，σ0.2＝289MPa，δ＝1.9％，E＝92.5GPa，自然时效18个月之后σb＝373MPa，σ0.2＝297MPa，δ＝1.9％，E＝92.3GPa。实施例3原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料组分重量百分比8.9％Mg、1.2％Zn、0.02％Be、0.1％Ti、10％TiB2，其余为Al。复合材料的制备将铝在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Al-Be、Al-Ti、Mg、Al-Zn，搅拌均匀后低压成形。复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。材料T4态室温力学性能σb＝353MPa，σ0.2＝277MPa，δ＝2.9％，E＝83.8GPa，自然时效18个月之后σb＝366MPa，σ0.2＝283MPa，δ＝2.8％，E＝84.1GPa。权利要求1.一种原位颗粒增强耐腐蚀铝基复合材料，其特征在于，组分重量百分比为7.5～9.5％Mg，1.0～1.5％Zn、0.03～0.1％Be，0.1～0.2％Ti，1～20％TiB2，其余为Al。2.根据权利要求1所述的原位颗粒增强耐腐蚀铝基复合材料，其特征是，组分重量百分比为8.9％Mg、1.2％Zn、0.02％Be、0.1％Ti、10％TiB2，其余为Al。3.根据权利要求1或者2所述的原位颗粒增强耐腐蚀铝基复合材料，其特征是，材料致密均匀，TiB2颗粒的尺寸在50～250nm，颗粒形状为六方形和长方体。4.根据权利要求1或者2所述的原位颗粒增强耐腐蚀铝基复合材料，其特征是，原位反应生成的TiB2增强颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。全文摘要一种材料
的原位颗粒增强耐蚀铸造铝基复合材料，其组分重量百分比为7.5～9.5％Mg，1.0～1.5％Zn、0.03～0.1％Be，0.1～0.2％Ti，1～20％TiB文档编号C22C21/06GK1740363SQ20051002988公开日2006年3月1日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日专利技术者易宏展, 王浩伟, 马乃恒, 李险峰, 陈东 申请人:上海交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位颗粒增强耐腐蚀铝基复合材料，其特征在于，组分重量百分比为：７．５～９．５％Ｍｇ，１．０～１．５％Ｚｎ、０．０３～０．１％Ｂｅ，０．１～０．２％Ｔｉ，１～２０％ＴｉＢ↓［２］，其余为Ａｌ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：易宏展，王浩伟，马乃恒，李险峰，陈东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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