一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法。将原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料在730～750℃下融化，超声发生器的探头插入复合材料铝液，在本发明专利技术具有降低铝熔体含气量、细化铝合金晶粒、提高增强粒子分散的作用，快速冷却具有阻止冷却界面将粒子迁移到晶界的作用。

A Method to Improve the Dispersion Uniformity of Reinforced Particles in Aluminum Matrix Composites

【技术实现步骤摘要】
一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法
本专利技术涉及合金
，具体涉及一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性。
技术介绍
在Al-Si-Mg合金体系中，A356铝合金属于亚共晶合金，具备较高的综合机械性能，被广泛用于汽车行业中。随着汽车工业的蓬勃发着，对铝合金的开发与研究不断提高，另外，汽车工业对环境污染也逐渐被人们所关注。在这种背景下，一种轻量化技术被延伸至汽车的各个零部件当中，主要通过提高强度，削减铝合金用量为手段来实现，而开发一种新型高强颗粒增强铝基复合材料不失为一种最为有效的手段。众多研究表明，颗粒增强铝基复合材料在汽车部件中有着巨大的应用潜力，其具有高强度、高硬度、高刚度以及优良的耐磨性广泛应用于高温、高速、和磨损等工作环境中。但是多年研究表明，受制于增强粒子易团聚，容易造成局部组织不均匀等原因，颗粒增强金属基复合材料的制备方法主要以粉末冶金为主，大大限制了其在汽车部件尤其是大型复杂件的应用范围。原位自生颗粒增强铝基复合材料的制备主要是在铝熔体中进行，非常适合将其通过铸造成型的方式生产部件。由于自生反应生成的增强粒尺寸较小(200nm-500nm之间)，冷却过程中粒子易被推至晶界处团聚，严重降低了组织均匀性及材料的性能，阻碍了其应用的前景。因此，提高粒子分散均匀性是推动原位自生铝基复合材料应用的前提，也是复合材料研究人员亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种新型的颗粒增强铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法。在本专利技术的另一个方面，提供了制备前文所述的铝合金的方法，所述的方法包括步骤：(I)提供1000重量份的原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料。(II)将原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料在730～750℃下融化，并且保持在730～750℃，加入清渣剂，同时通入流量为3L/h的氩气并进行搅拌，除气5min后扒去浮渣。(III)将超声发生器的探头插入盛有步骤(II)得到的复合材料铝液的坩埚内，插入深度为100～150mm，预热10～15min。(IV)将步骤(III)得到的材料进行超声处理，超声频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min。(V)将步骤(IV)得到的材料浇铸到“T”型快速冷却模具中，浇铸温度为710～715℃，冷却速度为100K/s。(VI)将步骤(V)得到的材料在540±5℃下固溶处理，时间为280min，之后淬火，水温为30±5℃，最后在200±5℃下时效处理，时间为180min。(VII)将步骤(VI)得到的材料锯样、打磨、抛光、腐蚀后在扫描电子显微镜下观察其组织。在本专利技术优选的方面，在步骤(I)中，所述的材料的成分为原位自生TiB2颗粒增强铝基复合材料。在本专利技术优选的方面，在步骤(III)中，超声发生器探头插入铝液深度为100～150mm，预热时间为10～15min。在本专利技术优选的方面，在步骤(IV)中，超声处理频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min。在本专利技术具有降低铝熔体含气量、细化铝合金晶粒、提高增强粒子分散的作用，快速冷却具有阻止冷却界面将粒子迁移到晶界的作用。附图说明图1为试验组1的扫描电镜图。图2为试验组2的扫描电镜图。图3为试验组4的扫描电镜图。图4为试验组4的扫描电镜图。具体实施方式实施例1:(I)提供1000重量份的原位自生3wt.％TiB2颗粒增强A356铝基材料。(II)将原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料在730～750℃下融化，并且保持在750℃，加入清渣剂，同时通入流量为3L/h的氩气并进行搅拌，除气5min后扒去浮渣。(III)将超声发生器的探头插入盛有步骤(II)得到的复合材料铝液的坩埚内，插入深度为100mm，预热10min。(IV)将步骤(III)得到的材料进行超声处理，超声频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min。(V)将步骤(IV)得到的材料浇铸到“T”型快速冷却模具中，浇铸温度为710～715℃，冷却速度为100K/s。(VI)将步骤(V)得到的材料在540℃下固溶处理，时间为280min，之后淬火，水温为30℃，最后在200℃下时效处理，时间为180min。(VII)将步骤(VI)得到的材料锯样、打磨、抛光、腐蚀后在扫描电子显微镜下观察其组织。在本专利技术优选的方面，在步骤(I)中，所述的材料的成分为原位自生TiB2颗粒增强铝基复合材料。在本专利技术优选的方面，在步骤(III)中，超声发生器探头插入铝液深度为100～150mm，预热时间为10～15min。在本专利技术优选的方面，在步骤(IV)中，超声处理频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min。在步骤(II)中，熔炼环节采取三种设定：II-A铝液温度控制在730～750℃。II-B除气氩气流量为3L/h。II-C除气时间为5min。在步骤(III)中，超声准备环节有两种设定，分别为：III-A：超声发生器探头插入铝液深度为100～150mm。III-B：超声发生器探头预热时间为10～15min。在步骤(IV)中，超声环节有两种设定，分别为：IV-A：超声频率为19.7～20.1KHz。IV-B：超声时间为10～20min。在步骤(V)中，浇铸环节有三种设定，分别为：V-A：浇铸到“T”型快速冷却模具中。V-B：浇铸温度为710～715℃。V-C：冷却速度为100K/s。按照表1的描述，进行本实施例的各组制备试验。表1：制备铝基复合材料的条件组号步骤(III)的设定步骤(IV)的设定步骤(V)的材料试验组1实施实施实施试验组2实施实施未实施试验组3未实施未实施实施试验组4未实施未实施未实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法，包括以下步骤：(I)提供1000重量份的原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料；(II)将原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料在730～750℃下融化，并且保持在730～750℃，加入清渣剂，同时通入流量为3L/h的氩气并进行搅拌，除气5min后扒去浮渣；(III)将超声发生器的探头插入盛有步骤(II)得到的复合材料铝液的坩埚内，插入深度为100～150mm，预热10～15min；(IV)将步骤(III)得到的材料进行超声处理，超声频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min；(V)将步骤(IV)得到的材料浇铸到“T”型快速冷却模具中，浇铸温度为710～715℃，冷却速度为100K/s；(VI)将步骤(V)得到的材料在540±5℃下固溶处理，时间为280min，之后淬火，水温为30±5℃，最后在200±5℃下时效处理，时间为180min。

【技术特征摘要】
1.一种提高铝基复合材料增强粒子分散均匀性的方法，包括以下步骤：(I)提供1000重量份的原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料；(II)将原位自生TiB2颗粒增强A356铝基材料在730～750℃下融化，并且保持在730～750℃，加入清渣剂，同时通入流量为3L/h的氩气并进行搅拌，除气5min后扒去浮渣；(III)将超声发生器的探头插入盛有步骤(II)得到的复合材料铝液的坩埚内，插入深度为100～150mm，预热10～15min；(IV)将步骤(III)得到的材料进行超声处理，超声频率为19.7～20.1KHz，时间为10～20min；(V)将步骤(IV)得到的材料浇铸到“T”型快速冷却模具中，浇铸温度为710～715℃，冷却速度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永飞，张跃波，李振宇，王立生，刘春海，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13