铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具技术

本发明专利技术提高了一种铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具，其中铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳化硅与铝粉混合，制备Al

【技术实现步骤摘要】
铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具


[0001]本专利技术涉及铝基合金
，特别是涉及一种铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具。

技术介绍

[0002]与传统的铝合金相比，依据基体合金和增强颗粒的选择制备得到的颗粒增强铝基复合材料不仅可以兼有铝合金的高强度、良好的延伸率和增强颗粒的高弹性模量、高硬度，还具有各向同性，是研究最多、潜在应用前景最广的金属基复合材料。其中，从增强体的硬度、密度、弹性模量、熔点、热膨胀系数、热稳定性、成本和基体合金相容性等方面综合考虑碳化硅作为合适的铝基体增强颗粒。
[0003]相关技术中，碳化硅颗粒作为增强相引入基体合金中时，碳化硅颗粒无法在基体合金中均匀分散，且碳化硅颗粒与基体合金之间的结合强度低。此外，颗粒增强铝基复合材料的成型工艺相对于铸造合金较为复杂、成本较高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种碳化硅颗粒能够在基体合金中均匀分布，且碳化硅颗粒和基体合金之间的结合强度高的铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将碳化硅与铝粉混合，制备Al
‑
SiC复合材料块体；
[0007]将铝锭、镁锭、Al
‑
Cu中间合金及Al
‑
Zr中间合金进行熔化处理，制得第一熔体；
[0008]将所述Al
‑
SiC复合材料块体与所述第一熔体进行熔化处理，制得第二熔体；
[0009]对所述第二熔体进行精炼处理；
[0010]将精炼处理后的所述第二熔体进行浇铸成型处理，制得所述铝基复合材料。
[0011]在一些实施例中，制备所述Al
‑
SiC复合材料块体时包括下述条件中的至少一项：
[0012](1)所述碳化硅的质量占所述碳化硅和所述铝粉的总质量的百分比为40～70％；
[0013](2)所述碳化硅的体积平均粒径Dv50为1～40μm；
[0014](3)所述铝粉的体积平均粒径Dv50为10～80μm；
[0015](4)对所述碳化硅和所述铝粉混合后的混粉进行冷等静压成型处理，制得所述铝基复合材料；
[0016]可选地，进行冷等静压成型处理时的压力为200～220MPa，时间为5～15min。
[0017]在一些实施例中，制备所述第一熔体时包括下述条件中的至少一项：
[0018](1)所述铝锭和所述镁锭的纯度各自独立地≥99.95％；
[0019](2)所述Al
‑
Cu中间合金中Cu的质量占比为30％；
[0020](3)所述Al
‑
Zr中间合金中Zr的质量占比为30％；
[0021](4)所述将铝锭、镁锭、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
Zr中间合金进行熔化处理的步骤，具体包括：
[0022]在氩气氛围下，将所述铝锭和所述镁锭进行熔化处理，待所述铝锭和所述镁锭熔化后加入所述Al
‑
Cu中间合金及Al
‑
Zr中间合金，继续进行熔化处理；
[0023]可选地，对所述铝锭和所述镁锭进行熔化处理时的温度为720～750℃；
[0024]加入所述Al
‑
Cu中间合金及所述Al
‑
Zr中间合金后进行熔化处理时的温度为760～780℃。
[0025]在一些实施例中，进行精炼处理时包括下述条件中的至少一项：
[0026](1)所述精炼剂包括C2Cl6；
[0027](2)所述精炼剂的质量占所述第二熔体的质量的比例为3％。
[0028]在一些实施例中，进行所述浇铸成型处理时，所述第二熔体的温度为640～680℃。
[0029]在一些实施例中，还包括对所述铝基复合材料进行热塑性变形处理的步骤；
[0030]可选地，对所述铝基复合材料进行热塑性变形处理时采用的工艺包括热挤压、轧制和锻造中的一种或多种。
[0031]在一些实施例中，以质量百分比计，所述第一熔体包括2～5％的Cu、1～2％的Mg和0.5～1％的Zr，余量为Al；
[0032]采用所述方法制备得到的铝基复合材料中，所述碳化硅颗粒在所述铝基复合材料中的质量占比为1～30％。
[0033]本专利技术第二方面还提供了一种铝基复合材料，其采用第一方面的铝基复合材料的制备方法制备得到。
[0034]本专利技术的第三方面还提供了一种如第一方面的方法制备得到的铝基复合材料或如第二方面的铝基复合材料在制备电力连接金具中的应用。
[0035]本专利技术的第四方面还提供了一种电力连接金具，其制备原料包括如第一方面的方法制备得到的铝基复合材料或如第二方面的铝基复合材料。
[0036]上述提供的铝基复合材料及其制备方法、应用和电力连接金具，制备铝基复合材料时，通过粉末冶金及冷等静压法将碳化硅先与铝粉混合加工成块体材料，然后和铝锭、镁锭、Al
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Cu中间合金、Al
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Zr中间合金共同制备铝合金第二熔体，更好地解决了碳化硅与铝基材料润湿性差、易团聚的问题；并且碳化硅通过中间合金的方式进入铝合金基体，可以细化晶粒。钉扎位错，从而可进一步强化铝合金基体的强度。制备得到的铝基复合材料中以碳化硅颗粒作为增强相，碳化硅颗粒均匀分布在铝合金基体的内部或均匀分布在铝合金基体的内部和表面，同时碳化硅颗粒与铝合金基体之间的结合强度高，该铝基复合材料能更好的应用在金具、微电子、焊接等领域。
附图说明
[0037]图1为实施例1中铝基复合材料的扫描电子显微镜示意图；
[0038]图2为对比例1中铝基复合材料的扫描电子显微镜示意图。
具体实施方式
[0039]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻
全面。
[0040]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0041]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0042]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳化硅与铝粉混合，制备Al
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SiC复合材料块体；将铝锭、镁锭、Al
‑
Cu中间合金及Al
‑
Zr中间合金进行熔化处理，制得第一熔体；将所述Al
‑
SiC复合材料块体与所述第一熔体进行熔化处理，制得第二熔体；对所述第二熔体进行精炼处理；将精炼处理后的所述第二熔体进行浇铸成型处理，制得所述铝基复合材料。2.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，制备所述Al
‑
SiC复合材料块体时包括下述条件中的至少一项：(1)所述碳化硅的质量占所述碳化硅和所述铝粉的总质量的百分比为40～70％；(2)所述碳化硅的体积平均粒径Dv50为1～40μm；(3)所述铝粉的体积平均粒径Dv50为10～80μm；(4)对所述碳化硅和所述铝粉混合后的混粉进行冷等静压成型处理，制得所述铝基复合材料；可选地，进行冷等静压成型处理时的压力为200～220MPa，时间为5～15min。3.如权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，制备所述第一熔体时包括下述条件中的至少一项：(1)所述铝锭和所述镁锭的纯度各自独立地≥99.95％；(2)所述Al
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Cu中间合金中Cu的质量占比为30％；(3)所述Al
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Zr中间合金中Zr的质量占比为30％；(4)所述将铝锭、镁锭、Al
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Cu中间合金、Al
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Zr中间合金进行熔化处理的步骤，具体包括：在氩气氛围下，将所述铝锭和所述镁锭进行熔化处理，待所述铝锭和所述镁锭熔化后加入所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹振，肖治同，李季，李炯利，王刚，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：