一种铝基复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种铝基复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的铝基复合材料，所述铝基复合材料的制备原料包括铝基体和预制块；所述预制块包括Al、Ti、B4C和La2O3；所述Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3～4:1～2，所述Al、Ti和B4C的总质量和La2O3的质量比为100:1～5；所述铝基复合材料的制备原料中Ti的质量百分含量为2～5％。在本发明专利技术中，所述Al、Ti、B4C和La2O3能够反应形成TiC、Al3Ti、TiB2和Ti2Al

【技术实现步骤摘要】
一种铝基复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种铝基复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统的铝基复合材料的生产方法包括粉末冶金法、喷射成型法以及铸造方法等。这些方法都有一个共同点，就是需要提前制备好增强相，然后将增强相加入在熔融状态的基体中；但是外加的增强相在基体中的尺寸较大、界面结合不牢靠。
[0003]为了避免克服这些缺点，原位合成技术应运而出。原位合成技术涉及增强相组分之间或增强相组分与熔融铝基体之间的放热反应以产生陶瓷颗粒。通过原位合成技术制备得到的铝基复合材料中的晶粒比较细，界面清洁且增强颗粒均匀分布于合金基质中，并与合金基质之间具有良好润湿性。
[0004]但是现有的原位合成方法制备得到的铝基复合材料的抗拉强度和延伸率还有待提高。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种铝基复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的铝基复合材料具有较高的硬度和抗拉强度。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铝基复合材料，所述铝基复合材料的制备原料包括铝基体和预制块；
[0007]所述预制块包括Al、Ti、B4C和La2O3；所述Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3～4:1～2，所述Al、Ti和B4C的总质量和La2O3的质量比为100:1～5；
[0008]所述铝基复合材料的制备原料中Ti的质量百分含量为2～5％。
[0009]优选的，所述预制块中Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3.75:1.25。
[0010]优选的，所述铝基复合材料中的物相包括α
‑
Al相、Al3Ti相、TiC相、TiB2相和Ti2Al
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La相。
[0011]优选的，所述铝基体为铝合金，所述铝合金包括6063铝合金。
[0012]本专利技术还提供了上述技术方案所述铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将La2O3、Al、Ti和B4C混合后依次进行压制和保温处理，得到预制块；
[0014]将铝基体和所述预制块进行熔炼后浇铸，得到所述铝基复合材料。
[0015]优选的，所述浇铸后还包括后处理，所述后处理包括以下步骤：
[0016]将浇铸后产物依次进行固溶处理和时效处理，得到所述铝基复合材料；
[0017]所述固溶处理的温度为480～520℃，所述固溶处理的时间为0.5～2h；
[0018]所述时效处理的温度为180～190℃，所述时效处理的时间为3～9h。
[0019]优选的，所述混合包括以下步骤：将La2O3、Al、Ti和B4C进行球磨；所述球磨的转速为180～220r/min，球料比为2.8～3.2:1，时间为2.8～3.2h。
[0020]优选的，所述保温处理的温度为180～220℃，时间为2～5h。
[0021]优选的，所述熔炼包括以下步骤：
[0022]将铝基体熔化，得到铝液；
[0023]将所述铝液与预制块混合，得到熔液；
[0024]所述熔化的温度为760～850℃；所述混合的温度为760～850℃，时间为5～10min。
[0025]本专利技术还提供了上述技术方案所述铝基复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的铝基复合材料在汽车制造、建筑型材、灌溉管材中的应用。
[0026]本专利技术提供了一种铝基复合材料，所述铝基复合材料的制备原料包括铝基体和预制块；所述预制块包括Al、Ti、B4C和La2O3；所述Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3～4:1～2，所述Al、Ti和B4C的总质量和La2O3的质量比为100:1～5；所述铝基复合材料的制备原料中Ti的质量百分含量为2～5％。在本专利技术中，所述Al、Ti、B4C和La2O3能够反应形成TiC、Al3Ti、TiB2和Ti2Al
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La增强粒子；同时La2O3能够降低TiC和TiB2粒子的团聚倾向，提高TiC和TiB2粒子的分散性，进而提高铝基复合材料的硬度和拉伸强度。
附图说明
[0027]图1为实施例1、2制备得到的铝基复合材料的SEM图，其中(c)为实施例1制备得到的铝基复合材料的SEM图，(d)为实施例2制备得到的铝基复合材料的SEM图；
[0028]图2为对比例1、2制备得到的铝基复合材料的SEM图，其中(a)为对比例1制备得到的铝基复合材料的SEM图，(b)为对比例2制备得到的铝基复合材料的SEM图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种铝基复合材料，所述铝基复合材料的制备原料包括铝基体和预制块；
[0030]所述预制块包括Al、Ti、B4C和La2O3；所述Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3～4:1～2，优选为5:3.75:1.25；所述Al、Ti和B4C的总质量和La2O3的质量比为100:1～5，优选为100～2.5～3.5；
[0031]所述铝基复合材料的制备原料中Ti的质量百分含量为2～5％，优选为3～5％，更优选为3.5～4.5％。
[0032]在本专利技术中，所述Al、Ti和B4C反应形成TiC、Al3Ti、TiB2增强粒子；La2O3能够降低TiC、TiB2粒子的团聚倾向，提高TiB2、TiC粒子的分散性，进而提高铝基复合材料的硬度和拉伸强度。
[0033]在本专利技术中，所述铝基体优选为铝合金，所述铝合金优选为6063铝合金。
[0034]在本专利技术中，所述铝基复合材料中的物相优选包括α
‑
Al相、Al3Ti相、TiC相、TiB2相和Ti2Al
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La相。在本专利技术中，所述TiC、TiB2相和Ti2Al
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La相细化了铝基体中铝晶粒的粒径，提高了铝基复合材料的力学性能，进而提高了铝基复合材料的延伸率。
[0035]本专利技术提供的铝基复合材料具有较高的力学性能、特别具有优良的延展性。
[0036]本专利技术还提供了上述技术方案所述铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0037]将La2O3、Al、Ti和B4C混合后依次进行压制和保温处理，得到预制块；
[0038]将铝基体和所述预制块进行熔炼后浇铸，得到所述铝基复合材料。
[0039]本专利技术将La2O3、Al、Ti和B4C混合后依次进行压制和保温处理，得到预制块。在本专利技术中，所述La2O3、Al、Ti和B4C的形态优选独立的为粉末。在本专利技术中，所述La2O3粉末的粒径优选为1～50μm，更优选为3～25μm；所述Al粉末的粒径优选为60～100μm，更优选为61～75μm；所述Ti粉末的粒径优选为30～50μm，更优选为38～45μm；所述B4C粉末的粒径优选为20～40μm，更优选为30～35μm，最优选为35μm。
[0040]在本专利技术中，所述混合优选包括以下步骤：将La2O3、Al、Ti和B4C进行球磨。在本专利技术中，所述球磨的转速优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料，所述铝基复合材料的制备原料包括铝基体和预制块；所述预制块包括Al、Ti、B4C和La2O3；所述Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3～4:1～2，所述Al、Ti和B4C的总质量和La2O3的质量比为100:1～5；所述铝基复合材料的制备原料中Ti的质量百分含量为2～5％。2.根据权利要求1所述铝基复合材料，其特征在于，所述预制块中Al、Ti和B4C的摩尔比为5:3.75:1.25。3.根据权利要求1所述铝基复合材料，其特征在于，所述铝基复合材料中的物相包括α
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Al相、Al3Ti相、TiC相、TiB2相和Ti2Al
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La相。4.根据权利要求1所述铝基复合材料，其特征在于，所述铝基体为铝合金，所述铝合金包括6063铝合金。5.权利要求1～4任一项所述铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将La2O3、Al、Ti和B4C混合后依次进行压制和保温处理，得到预制块；将铝基体和所述预制块进行熔炼后浇铸，得到所述铝基复合材料。6.根据权利要求5所述制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁万武，赵文军，张学斌，张海霞，魏国立，余海存，魏振鹏，王生宁，周耀邦，段中波，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：