一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，包括：步骤1、制备熔融6061铝合金液，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金后进行浇铸；步骤2、对浇铸的含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金进行轧制；步骤3、对经过轧制的6061铝合金进行热处理，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。利用内生纳米TiC颗粒增强轧制6061铝合金板材与未加内生纳米TiC颗粒轧制6061铝合金板材相比，加入纳米TiC颗粒的6061铝合金板材的晶粒尺寸比未加纳米TiC陶瓷颗粒的6061铝合金板材明显细化，室温抗拉强度和室温屈服强度均得到了提高为生产高性能铝合金板材提供重要的技术支持。

A preparation method of nano-endogenous TiC particles reinforced aluminium alloy sheet

The invention discloses a preparation method of nano-endogenous TiC particle reinforced aluminium alloy sheet, which includes: step 1, preparation of melted 6061 aluminium alloy liquid, and casting after adding nano-TiC ceramic particle master alloy; step 2, rolling of 6061 aluminium alloy containing nano-TiC ceramic particle master alloy; step 3, heat treatment of rolled 6061 aluminium alloy to obtain. Aluminum alloy sheet reinforced by nano-endogenous TiC particles. Compared with 6061 aluminium alloy sheet rolled without nano-TiC particles, the grain size of 6061 aluminium alloy sheet rolled with nano-TiC particles is finer than that of 6061 aluminium alloy sheet without nano-TiC particles. The room temperature tensile strength and yield strength of 6061 aluminium alloy sheet rolled with nano-TiC particles are improved, which are important for the production of high performance aluminium alloy sheet. Technical support.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法
本专利技术涉及一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，属于铝合金板材制备领域。
技术介绍
航空航天，汽车等工业领域的快速发展，导致了当今对轻质，高性能金属材料的需求愈加迫切。铝合金由于其具有较高的比强度以及较低的密度而受到广泛的关注与研究。由于铝合金的铸态组织晶粒粗大，将面临着影响其后续的加工过程和成型性能，所以通过调控铸态组织的形貌是提高其服役性能以及后续加工性能的有效手段。往往铸态组织面临着晶粒粗大，偏析严重的问题，这类问题会导致铸态合金的变形能力以及强度达不到后续加工的生产需要，目前工业生产中改善铝合金铸态组织的手段通常是预先进行大的塑性变形，然后通过后续的退火过程以达到发生回复再结晶的目的，从而获得晶粒尺寸较小的组织。这种细化铸态组织工艺有效的改善了铝合金的变形能力以及强度，从而达到生产要求。但是由于大塑性变形往往会导致材料的开裂而失效，从而降低生产效率，使后续的二次加工变得困难。综上所述，细化铝合金板材的晶粒组织，提高机械进行和二次加工韧性，降低其制造成本，提高设备工作效率是铝合金板材行业多年来一直亟待解决的重大问题；铝合金板材晶粒组织的改善在提高拉伸性能的同时也有利于提高其疲劳、冲击等性能。由于铝合金板材应用广泛，包含汽车、航空航天、高速轨道客车等领域，因此，开发新型高性能铝合金板材具有重大的应用前景。中国专利公布号：CN102260814A，“一种原位纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法”中，采用燃烧合成化学反应法与热压技术，制备原位纳米TiC陶瓷颗粒增强铝或铝合金复合材料，原位反应合成的TiC陶瓷颗粒的尺寸在100纳米一下，重量百分比含量在3-30％。本专利技术的内生纳米TiC陶瓷颗粒原位增强轧制6061铝合金板材，通过添加上述质量百分数为30％的纳米尺寸TiC陶瓷颗粒中间合金制备一种内生纳米TiC陶瓷颗粒增强6061铝合金板材，得到了以下意想不到的效果。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，通过添加含有纳米TiC陶瓷颗粒的中间合金，并对其含量进行调节，实现对铝合金板材的细化，并显著提高其室温抗拉强度和屈服强度。本专利技术提供的技术方案为：一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，包括：步骤1、制备熔融6061铝合金液，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金后进行浇铸；步骤2、对浇铸的含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金进行轧制；步骤3、对经过轧制的6061铝合金进行热处理，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。优选的是，所述熔融6061合金液的组分的重量百分为：Mg：0.87％；Si：0.55％；Fe:0.59％；Cu:0.36％；Mn:0.15％；Cr:0.17％；Zn:0.23％；Ti:0.16％；余量为Al；其中，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为所述熔融6061铝合金液的0.1-1.0wt.％。优选的是，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的质量分数为30％。优选的是，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为1.0％。优选的是，所述步骤1具体包括：步骤a、将6061铝合金放入熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的6061铝合金液；步骤b、放入超声波探头进行预热后取出，预热时间为5-10min，向熔融的6061铝合金液中加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金，机械搅拌2-3min后进行超声处理；步骤c、加入除渣剂，进行除渣处理后进行浇铸，得到含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金铸件；其中，除渣剂的加入量为所述熔融6061铝合金液0.05-0.1wt.％。优选的是，所述步骤2具体包括：将所述铸件切割后，放入氮气烘箱中进行均匀化热处理，进行轧制，共轧制五道次，得到轧制后的铝合金；其中，前四道次每次下压量为0.9-1mm，第五道次下压量为0.1-0.2mm，总下压量为70％。优选的是，所述铸件切割后的尺寸为：长：48-50mm，宽20-22mm，高6-6.2mm，所述均匀化热处理过程中，加热温度为565-570℃，保温时间为6-8h。优选的是，所述铸件均匀化热处理后使用600#和2000#砂纸依次打磨至厚度为5.9nm-6.0nm优选的是，所述步骤3具体包括：将经过轧制后的6061铝合金放入氮气烘箱中，将氮气烘箱升温至525-530℃后保温2-4小时，迅速取出，放入20-25℃的水中淬火，在180℃下保温5小时，空冷，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。优选的是，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金中，陶瓷颗粒的平均尺寸为80nm。本专利技术所述的有益效果：利用内生纳米TiC颗粒增强轧制6061铝合金板材与未加内生纳米TiC颗粒轧制6061铝合金板材相比，加入纳米TiC颗粒的6061铝合金板材的晶粒尺寸比未加纳米TiC陶瓷颗粒的6061铝合金板材明显细化，室温抗拉强度和室温屈服强度均得到了提高为生产高性能铝合金板材提供重要的技术支持。附图说明图1为未加纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金板材的EBSD组织。图2为添加0.1wt.％纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金板材的EBSD组织。图3为添加0.5wt.％纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金板材的EBSD组织。图4为添加1.0wt.％纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金板材的EBSD组织。图5为对比例1和实施例1-3中含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金板材的室温拉伸性能。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1-5所示，本专利技术提供一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1、制备熔融6061铝合金液，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金后进行浇铸；步骤2、对浇铸的含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金进行轧制；步骤3、对经过轧制的6061铝合金进行热处理，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。其中，熔融6061合金液的组分的重量百分为：Mg：0.87％；Si：0.55％；Fe:0.59％；Cu:0.36％；Mn:0.15％；Cr:0.17％；Zn:0.23％；Ti:0.16％；余量为Al；纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为所述熔融6061铝合金液的0.1-1.0wt.％。实施例1加入0.1wt.％内生纳米TiC颗粒强化的铝合金板材的具体制备方法如下：步骤一，纳米TiC颗粒增强6061铝合金的制备：(1)将坩埚放置于铝合金电阻熔炼炉中，升温至830℃后，按照重量百分比，在坩埚中依次加入Mg：0.87％；Si：0.55％；Fe：0.59％；Cu：0.36％；Mn：0.15％；Cr：0.17％；Zn：0.23％；Ti：0.16％；余量为Al；当合金液温度达到830℃时，将超声波探头下降至液面下进行预热处理，预热时长5min，撤出超声探头，在6061合金液中加入质量百分数为30％的纳米TiC陶瓷颗粒中间合金，待陶瓷颗粒中间合金完全熔化后，机械搅拌2min；其中，纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为6061合金液的0.1wt.％，在纳米TiC陶瓷颗粒中间合金中，陶瓷颗粒的平均尺寸为80nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、制备熔融6061铝合金液，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金后进行浇铸；步骤2、对浇铸的含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金进行轧制；步骤3、对经过轧制的6061铝合金进行热处理，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。

【技术特征摘要】
1.一种纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、制备熔融6061铝合金液，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金后进行浇铸；步骤2、对浇铸的含有纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的6061铝合金进行轧制；步骤3、对经过轧制的6061铝合金进行热处理，得到纳米内生TiC颗粒增强的铝合金板材。2.根据权利要求1所述的纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述熔融6061合金液的组分的重量百分为：Mg：0.87％；Si：0.55％；Fe:0.59％；Cu:0.36％；Mn:0.15％；Cr:0.17％；Zn:0.23％；Ti:0.16％；余量为Al；其中，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为所述熔融6061铝合金液的0.1-1.0wt.％。3.根据权利要求2所述的纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的质量分数为30％。4.根据权利要求3所述的纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述纳米TiC陶瓷颗粒中间合金的加入量为1.0％。5.根据权利要求4所述的纳米内生TiC颗粒增强铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤a、将6061铝合金放入熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的6061铝合金液；步骤b、放入超声波探头进行预热后取出，预热时间为5-10min，向熔融的6061铝合金液中加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金，机械搅拌2-3min后进行超声处理；步骤c、加入除...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丰，庚润，姜启川，赵庆龙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22