一种莫来石晶须复合型材制备方法技术

本发明专利技术公开了一种莫来石晶须复合型材制备方法，具体为：对莫来石晶须进行分散处理；片状铝合金的数目为n，将称好的分散处理后的莫来石晶须平均分成n

【技术实现步骤摘要】
一种莫来石晶须复合型材制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，涉及一种莫来石晶须复合型材制备方法，用于对铝合金型材性能改善。

技术介绍

[0002]随着汽车、医疗、电子、航空航天、国防战略设备等领域的迅速发展，市场对材料在恶劣工况下的综合性能表现提出了更高、更苛刻的要求。制备具有各种优异综合性能的金属基复合材料作为新的应用型、结构材料，己成为结构材料领域发展的一个重要方向。其中，铝基复合材料因其高比刚度和高比强度等优异性能，在金属基复合材料领域备受关注。2XXX系及6XXX系铝合金合金常被用作航空航天、国防战略设备等领域的结构材料，以减轻飞机质量和提高合金比刚度、比强度。利用常规工艺进行强化处理的同时，制备具有各种优异综合性能的铝基复合材料己成为各领域的发展趋势，有广阔的应用前景。
[0003]在常用的陶瓷增强铝复合材料制备中，陶瓷颗粒（晶须）添加方法有外加法和内生法两大类。外加法主要包括机械合金化、粉末冶金法、搅拌铸造、浸渗(无压/有压)、喷射沉积等等；这种方法在复合材料制备中存在很多的缺陷和限制。复合材料中陶瓷颗粒体积分数含量不能太高，否则会影响金属液凝固过程而产生缩松缩孔或者较容易产生团聚。原位内生法包括自蔓延高温合成技术、接触反应法、熔盐铸造法、粉末冶金等等。内生法具备原位合成细小的陶瓷颗粒(尺寸在纳米级别、微米级别)、陶瓷颗粒均匀分布在基体中、高体积陶瓷颗粒含量、增强相与基体界面纯净无污染等特点。
[0004]现有的陶瓷增强铝基复合材料多集中在铸造铝合金系列，很少涉及其他系列铝合金。无论是外加法还是内生法制备铝基复合材料，熔铸法添加增强相时，增强相必须与液态金属基体有良好的润湿性，否则由于界面作用，添加相无法进入到液体金属中，均匀性较差，陶瓷的添加量不超过2%，否则会出现陶瓷相大量团聚。如果添加相在基体中分布不均匀，会造成材料性能不均。
[0005]半固态技术发展至今，绝大多数应用在流变或者触变成型制备零件方面。公开号CN112404391B公布了一种半固态流变成形制备颗粒增强金属基复合材料装置及方法，公开号CN113388752A利用固态混合后触变成型的方法制备金属基复合材料，CN111218579B公布了一种半固态搅拌浆料后再恒温恒压下制备微米SiC颗粒增强铝基复合材料；有学者用轧制方法将陶瓷颗粒镶嵌在金属基体中获得以机械咬合为结合方式的金属基复合材料，容易出现结合不牢靠，在使用过程中极易脱落。上述陶瓷增强铝基复合材料多集中在铸造铝合金系列，很少涉及其他系列铝合金；因为在熔融状态合金中添加增强相制备金属基复合材料，对添加相与基体之间的润湿性要求高，且合金冷却凝固过程中易出现凝固缺陷，添加相常常团聚在晶界附近，影响复合材料的性能。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种莫来石晶须复合型材制备方法，以莫来石晶
须为添加相，将半固态与大变形技术相结合，对添加相与基体的润湿性要求很低，避免了凝固缺陷，得到了性能更好的陶瓷增强铝基复合型材，解决了现有技术中存在的问题。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，一种莫来石晶须复合型材制备方法，具体按照以下步骤进行：S1，对莫来石晶须进行分散处理；S2，对片状铝合金进行预处理；S3，片状铝合金的数目为n，将称好的分散处理后的莫来石晶须平均分成n
‑
1份，在每两个堆叠的片状铝合金之间分别均匀铺洒一份莫来石晶须，将铺好莫来石晶须的片状铝合金同轴堆叠紧固成整体；其中，莫来石晶须的质量占比2%~10%，余量为铝合金；S4，将莫来石晶须与片状铝合金的整体加热至半固态，温度控制在铝合金的固相线温度+10℃、液相线温度
‑
10℃之间，挤出，得到复合棒；S5，将复合棒再次加热到半固态，温度控制在铝合金的固相线温度+10℃、液相线温度
‑
40℃之间，重复至少三次变形处理；S6，根据所需要的型材形状更换模具，加热成型，得到所需要的型材。
[0008]进一步的，所述步骤S1具体为：将莫来石晶须在pH值为2~6的无水乙醇中搅拌0.5~3小时，抽滤，然后将获得的莫来石晶须酸洗，再水洗直至中性，烘干备用。
[0009]进一步的，所述步骤S2的预处理：将片状铝合金依次经过水洗、碱洗、酸洗、水洗、烘干备用。
[0010]进一步的，所述铝合金为2XXX或6XXX系列铝合金。
[0011]进一步的，所述步骤S3中，片状铝合金的厚度为2~5mm。
[0012]进一步的，所述每两个片状铝合金之间的莫来石晶须质量占复合型材总质量的比例为0.33%~1.67%。
[0013]进一步的，所述步骤S5中，半固态的液相分数控制在10%~30%之间。
[0014]进一步的，在所述片状铝合金边缘加工有小孔，用铝丝穿过小孔将铺好莫来石晶须的片状铝合金紧固成一整体。
[0015]进一步的，所述步骤S5中，变形处理为挤压、轧制或锻造处理中任意一种。
[0016]进一步的，所述步骤S6中，加热温度为380~460℃。
[0017]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术对添加相与基体润湿性的要求很低，经过多次半固态挤压，有利于添加相在基体中的均匀分布，降低了材料内部缺陷。
[0018]（2）本专利技术将半固态成型与大变形技术相结合，在复合材料制备的过程中避免了凝固缺陷（缩孔缩松、气孔等）的产生，晶粒小，进一步提高了复合材料的性能，工序简单，成本低。
[0019]（3）本专利技术制备的莫来石晶须/铝复合型材具有更高的硬度、耐磨性和塑性，能够作为航空航天、国防战略设备等领域的结构材料。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为对比例1熔铸法制备莫来石晶须/2A12铝基复合材料的SEM照片。
[0022]图2为本专利技术实施例中2A12铝合金片的示意图。
[0023]图3为本专利技术实施例中紧固在一起的铺好莫来石晶须的铝合金片层的结构示意图。
[0024]图4为本专利技术实施例1中步骤S6获得的复合棒。
[0025]图5为本专利技术实施例2中步骤S6获得的复合棒。
[0026]图6本专利技术实施例1中步骤S7反复挤压3次获得的复合材料SEM照片。
[0027]图7为本专利技术实施例1中步骤S7反复挤压5次获得的复合材料SEM照片。
[0028]图8位本专利技术实施方案1获得的复合材料的XRD检测结果图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石晶须复合型材制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：S1，对莫来石晶须进行分散处理；S2，对片状铝合金进行预处理；S3，片状铝合金的数目为n，将称好的分散处理后的莫来石晶须平均分成n
‑
1份，在每两个堆叠的片状铝合金之间分别均匀铺洒一份莫来石晶须，将铺好莫来石晶须的片状铝合金同轴堆叠紧固成整体；其中，莫来石晶须的质量占比2%~10%，余量为铝合金；S4，将莫来石晶须与片状铝合金的整体加热至半固态，温度控制在铝合金的固相线温度+10℃、液相线温度
‑
10℃之间，挤出，得到复合棒；S5，将复合棒再次加热到半固态，温度控制在铝合金的固相线温度+10℃、液相线温度
‑
40℃之间，重复至少三次变形处理；S6，根据所需要的型材形状更换模具，加热成型，得到所需要的型材。2.根据权利要求1所述一种莫来石晶须复合型材制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将莫来石晶须在pH值为2~6的无水乙醇中搅拌0.5~3小时，抽滤，然后将获得的莫来石晶须酸洗，再水洗直至中性，烘干备用。3.根据权利要求1所述一种莫来石晶须复...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栓强，王艺豪，任鑫鑫，丁旭，孟广慧，王猛，武剑，连志煊，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：