原位铝基材料制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种原位铝基材料制备方法及装置，该方法包括如下步骤：步骤1，采用感应熔炼方法制备原位Al3Ti/Al复合材料熔体；步骤2,将制备的原位Al3Ti/Al复合材料熔体直接浇入成型模具中进行挤压铸造，在挤压铸造成形过程中利用超声振动在熔体中产生的空化效应和声流效应，控制原始Ti颗粒和Al熔体的反应行为，优化生成的Al3Ti的形貌和尺寸；步骤3，使原位Al3Ti/Al复合材料熔体在挤压力和超声振动耦合作用下凝固并产生塑性变形，制得原位铝基材料成形构件。本发明专利技术将超声熔体处理技术和挤压铸造结合，实现了高性能铝基复合材料复杂构件成形成性一体化。

Preparation method and device of in-situ aluminium-based materials

【技术实现步骤摘要】
原位铝基材料制备方法及装置
本专利技术属于Al3Ti/Al复合材料原位成形
，尤其涉及一种原位铝基材料制备方法及装置。
技术介绍
铝基复合材料具有高比强度和比刚度，良好的耐磨损、耐疲劳及抗蠕变性能，并且具备导热导电性能好、热膨胀系数低和尺寸稳定性好等显著优点，在航空航天、交通运输、兵器装备等领域具有重要地位。铝基复合材料可通过外添加或原位反应自生的方式向铝基体中加入一定比例分数的陶瓷(颗粒、纤维、晶须等)或金属间化合物等增强相制备。原位铝基复合材料是通过添加相和铝基体之间的化学反应，生成一种或多种高硬度和高熔点的陶瓷或金属间化合物增强相，并使其均匀分布于铝基体中，从而达到强化基体的效果。原位复合材料的增强相在制备过程中通过化学反应原位生成，因此相对于传统的外加法具有显著优势：(ⅰ)增强相在金属基体内原位形成，便于实现复合材料结构及性能设计；(ⅱ)基体与增强相界面洁净，结合性能好；(ⅲ)增强相对基体组织有一定的细化作用；(ⅳ)增强相无需预处理，工艺流程简化，成本降低。近年来，Ti-Al系金属间化合物由于具有高比强度、耐高温、抗氧化等特点而受到广泛关注。其中，Al3Ti比强度最高且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位铝基材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采用感应熔炼方法制备原位Al3Ti/Al复合材料熔体；步骤2,将制备的原位Al3Ti/Al复合材料熔体直接浇入成型模具中进行挤压铸造，在挤压铸造成形过程中利用超声振动在熔体中产生的空化效应和声流效应，控制原始Ti颗粒和Al熔体的反应行为，优化生成的Al3Ti的形貌和尺寸；步骤3，使原位Al3Ti/Al复合材料熔体在挤压力和超声振动耦合作用下凝固并产生塑性变形，制得原位铝基材料成形构件。

【技术特征摘要】
1.一种原位铝基材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采用感应熔炼方法制备原位Al3Ti/Al复合材料熔体；步骤2,将制备的原位Al3Ti/Al复合材料熔体直接浇入成型模具中进行挤压铸造，在挤压铸造成形过程中利用超声振动在熔体中产生的空化效应和声流效应，控制原始Ti颗粒和Al熔体的反应行为，优化生成的Al3Ti的形貌和尺寸；步骤3，使原位Al3Ti/Al复合材料熔体在挤压力和超声振动耦合作用下凝固并产生塑性变形，制得原位铝基材料成形构件。2.根据权利要求1所述的原位铝基材料制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：以纯Ti颗粒和2024铝合金为原始材料，将2024铝合金熔化，并加热到785℃；将铝箔包覆的纯Ti颗粒加入铝合金熔体中，并将超声工具头探入熔体内；启动超声振动系统，对熔体进行超声处理，制得质量分数8wt％的Al3Ti/Al复合材料熔体。3.根据权利要求2所述的原位铝基材料制备方法，其特征在于，所述超声振动系统的功率为2kW，频率为20kHz，所述超声处理的时间为15min。4.根据权利要求1所述的原位铝基材料制备方法，其特征在于，所述步骤3之后还包括：采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射分析系统、电子万能材料试验机对不同参数的挤压铸造成形件进行组织性能检测；分析不同工艺参数对构件微观组织和力学性能的影响机制，包括在液态挤压条件下超声空化效应和声流效应对Al3Ti形貌和分布的影响规律，以及对复合材料熔体凝固行为的影响机理；采用蔡司图像分析软件分析构件的微观组织形貌，从热力学和动力学角度获得微观组织、力学性能和成形工艺之间的关系，建立工艺条件-组织特征-力学性能的参数化模型。5.一种原位铝基材料制备装置，其特征在于，包括上...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏，张新，任霁萍，石阳，张国伟，毛红奎，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14