一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法技术

本发明专利技术提供一种制备工艺简单、适用于大规模工业生产的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。该方法包括制备浆料、表面涂覆、热轧、叠轧和热处理等步骤。本发明专利技术的方法实现了外加碳化硅相与基体中Al

A method to improve the stability of Al Cu Mg alloy by SiC Composite

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法
本专利技术涉及铝基复合材料加工领域，具体地涉及一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。
技术介绍
下面的
技术介绍
用于帮助读者理解本专利技术，而不能被认为是现有技术。铝铜镁合金凭借其高比模量、高比强度等良好的机械性能，广泛应用于航空航天导航惯性仪表、结构仪器和整流罩等部件。铝合金材料应用在导航惯性器件等领域时，因交变温度、热应力等作用下，材料会发生组织结构、应力状态的明显变化，特别是交变温度场的变化范围较大，材料表面易于软化，内部基体易发生相转变，从而加剧材料的尺寸不稳定。上述种种，均会导致铝铜镁合金材料的热稳定性变差，甚至产生形变，这种微小的形变导致的误差，将显著降低飞行器的精度和使用寿命，对于导航惯性器件的长期使用造成极为不利的影响。中国专利201610246514.4公开了一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，将经过双级均匀化处理的铝合金，依次进行多道次热轧、多道次换向冷轧、双级固溶水淬处理、双级时效处理。应用该方法可得到晶粒尺寸均匀、组织稳定和残余应力较小的铝合金，其最佳的室温尺寸变化率为0.01%。碳化硅（SiC）复合是提高铝合金稳定性的常用方法。碳化硅作为增强体添加到金属基体中时，其高比刚度、比强度、良好的导热性、低热膨胀系数等优异特性可以极大改善基体材料的稳定性。中国专利201410001002.2公开了一种航空用仪表级碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法，应用粉末冶金法制备碳化硅增强铝合金复合材料，改善合金的稳定性。该专利的缺点在于：颗粒分布以及内部组织不够均匀，产品形状极大地受到模具规格的限制，制备过程比较复杂，不适于大规模工业生产。另一种碳化硅提高铝合金稳定性的方法是碳化硅预制体骨架与铝熔体铸造复合。这种方法的缺点在于应用碳化硅预制体骨架与铝熔体的铸造复合制备工艺流程较长，碳化硅分布不够均匀，并且不利于后续加工，无法有效发挥基体的强化效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备工艺简单、适用于大规模工业生产的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法。一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制备浆料：把碳化硅粉和铝铜镁合金粉按配比加入球磨罐中进行湿法球磨，制得浆料；2）表面涂覆：把步骤1）制得的浆料以浸涂的方式涂覆在铝铜镁合金板表面、在铝铜镁合金板表面形成浆料层；3）热轧：将多块经过步骤2）的铝铜镁合金板叠置、固定，形成铝铜镁合金叠层、干燥，对铝铜镁合金叠层进行8~12道次热轧，热轧温度为450~600℃，每道次热轧的变形量为3%~7%；4）叠轧：将经过步骤3）的铝铜镁合金叠层对折后、进行轧制，每道次轧制的变形量为10%~50%，叠轧4~8道次；5）热处理：对经过步骤4）的铝铜镁合金叠层进行双级固溶处理、水淬，然后进行双效时效处理、空冷。进一步，步骤1）中碳化硅粉的质量分数为35%~70%。碳化硅粉的质量分数指的是碳化硅粉质量占碳化硅粉和铝铜镁合金粉质量之和的百分比。也就是说，铝铜镁合金粉的质量分数为30%~65%。进一步，碳化硅粉粒度为40~90nm，铝铜镁合金粉粒度为0.3~1μm。进一步，铝铜镁合金板的厚度为0.1~1mm。进一步，步骤2）中浆料层的厚度为85~120μm。进一步，步骤3）中铝铜镁合金叠层的厚度为10~100mm。进一步，步骤3）中相邻两道次热轧的方向相互垂直。例如，第一道次热轧沿X轴方向，第二道次热轧沿Y轴方向，第三道次热轧沿X轴方向……以此类推。进一步，步骤4）中对折的方向与上一道次轧制的方向相同、轧制的方向与对折的方向垂直，相邻两道次叠轧的轧制方向相互垂直。优选的，步骤4）中第一道次叠轧对折的方向与步骤3）中最后一道次热轧的方向相同。例如，最后一道次热轧沿X轴方向，第一道次叠轧中，首先将铝铜镁合金叠层沿X轴方向对折，然后沿Y轴方向轧制；第二道次叠轧中，首先将铝铜镁合金叠层沿Y轴方向对折，然后沿X轴方向轧制……以此类推。进一步，双级固溶处理包括依次衔接的第一级固溶处理和第二级固溶处理，第一级固溶处理的温度是480~500℃、保温时间是0.5~1.5h；第二级固溶处理的温度是505~525℃，保温时间是0.5~1.5h。进一步，双级时效处理包括依次衔接的第一级时效处理和第二级时效处理，第一级时效处理的温度是130~150℃、保温时间是40~60min；第二级时效处理的温度是200~220℃、保温时间是5~10h。进一步，步骤2）之前对铝铜镁合金板进行表面预处理，表面预处理是依次对铝铜镁合金板表面进行机械打磨和酒精清洗。本专利技术的有益效果：1、实现了外加碳化硅相与基体中Al2CuMg相的协同强化效果，保证碳化硅-铝铜镁合金复合材料中第二相强化，有利于钉扎晶界和位错，提高铝铜镁合金基体的热稳定性，室温放置半年以上尺寸变化小于0.004%。2、在碳化硅粉中添加铝铜镁合金粉，粉末的表面能显著高于铝铜镁合金板，碳化硅粉能够与铝铜镁合金粉良好结合、铝铜镁合金粉和铝铜镁合金板也易于结合，从而保证了碳化硅与铝铜镁合金板的致密结合，并且在热轧和叠轧的综合作用下，碳化硅在铝铜镁合金基体中的均匀弥散分布，有利于提高铝铜镁合金基体的稳定性和机械性能。3、能够有效提高铝铜镁合金的微屈服强度70~100MPa，提高硬度80~120Hv；处理后的铝铜镁合金界面结合良好、组织稳定和残余应力小。4、操作简便、流程简化、成本较低，适用于大规模工业生产。附图说明图1是本专利技术实施例1中铝铜镁合金板的TEM图。图2是本专利技术实施例2中铝铜镁合金板的TEM图。图3是本专利技术实施例3中铝铜镁合金板的TEM图。图4是本专利技术对比例与实施例1~3中铝铜镁合金板室温放置6个月尺寸变化量的对比柱状图。图5本专利技术对比例与实施例1~3中铝铜镁合金板微屈服强度的对比柱状图。图6是是本专利技术对比例与实施例1~3中铝铜镁合金板硬度的对比柱状图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。对比例1本对比例对铝合金板进行常规热处理，本对比例中铝合金板是2A12铝合金板，步骤如下：（1）均匀化处理：对铝合金板进行均匀化处理后、空冷，均匀化处理的温度为470℃，均匀化处理的时间为16h；（2）热轧：对经过步骤1）的铝合金板进行4道次热轧处理，热轧温度为380℃；（3）冷轧：对经过步骤2）的铝合金板进行4道次冷轧，每相邻两道次冷轧之间采用中间退火处理，中间退火的温度为300℃，中间退火的时间为0.5h；（4）固溶处理：对经过步骤3）的铝合金板进行固溶处理后、水淬，固溶处理的温度为525℃，固溶处理的时间为2.5h。（5）时效处理：对经过步骤4）的铝合金板进行时效处理后、空冷，时效处理的温度为180℃，时效处理的时间为12h。本对比例处理得到的铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）制备浆料：把碳化硅粉和铝铜镁合金粉按配比加入球磨罐中进行湿法球磨，制得浆料；/n2）表面涂覆：把步骤1）制得的浆料以浸涂的方式涂覆在铝铜镁合金板表面、在铝铜镁合金板表面形成浆料层；/n3）热轧：将多块经过步骤2）的铝铜镁合金板叠置、固定，形成铝铜镁合金叠层、干燥，对铝铜镁合金叠层进行8~12道次热轧，热轧温度为450~600℃，每道次热轧的变形量为3%~7%；/n4）叠轧：将经过步骤3）的铝铜镁合金叠层对折后、进行轧制，每道次轧制的变形量为10%~50%，叠轧4~8道次；/n5）热处理：对经过步骤4）的铝铜镁合金叠层进行双级固溶处理、水淬，然后进行双级时效处理、空冷。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备浆料：把碳化硅粉和铝铜镁合金粉按配比加入球磨罐中进行湿法球磨，制得浆料；
2）表面涂覆：把步骤1）制得的浆料以浸涂的方式涂覆在铝铜镁合金板表面、在铝铜镁合金板表面形成浆料层；
3）热轧：将多块经过步骤2）的铝铜镁合金板叠置、固定，形成铝铜镁合金叠层、干燥，对铝铜镁合金叠层进行8~12道次热轧，热轧温度为450~600℃，每道次热轧的变形量为3%~7%；
4）叠轧：将经过步骤3）的铝铜镁合金叠层对折后、进行轧制，每道次轧制的变形量为10%~50%，叠轧4~8道次；
5）热处理：对经过步骤4）的铝铜镁合金叠层进行双级固溶处理、水淬，然后进行双级时效处理、空冷。


2.如权利要求1所述的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于：步骤1）中碳化硅粉的质量分数为35%~70%。


3.如权利要求1所述的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于：碳化硅粉粒度为40~90nm，铝铜镁合金粉粒度为0.3~1μm。


4.如权利要求1所述的碳化硅复合提高铝铜镁合金稳定性的方法，其特征在于：铝铜镁合金板的厚度为0.1~1mm，浆料层的厚度为85~120μm，铝铜镁合金叠层的厚度为10~100mm。


5.如权利要求1所述的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇峰，丁学锋，陈宇强，刘文辉，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43