一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法，包括：将铝粉和陶瓷粉进行高能球磨，得到混合粉末；将混合粉末进行等静压成型，得到预制坯；将预制坯预热后进行锻造烧结，得到高性能铝基复合材料锻件。本发明专利技术通过烧结锻造技术完成超细铝基复合材料粉末压力下的快速烧结及金属流体的变形、流动和充模过程，同步实现了粉末烧结和烧结体锻造变形，最终获得高致密、高力学性能、高温组织稳定的铝基复合材料锻件。合材料锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法


[0001]本专利技术属于铝基复合材料
，尤其涉及一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法。

技术介绍

[0002]随着交通运输业的高速发展，实现关键部件中铝基材料对钢铁的轻量化替代可显著提升装备性能，节约能源和成本，特别是在乘用车和载重汽车轻量化过程中底盘部件、轮毂、活塞、制动盘等零件上，铝合金和铝基复合材料的使用呈大幅增长趋势。陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高强度、低密度、导热性好、耐磨、耐高温等优异的性能，在车辆轻量化结构件领域具有广阔的应用前景。
[0003]目前制备颗粒增强铝基复合材料常用的铸造法难以解决陶瓷颗粒在基体中分散性差，增强体含量不高等问题，而传统的粉末冶金法则难以获得尺寸较大、结构复杂、性能均一的产品。因此，如何获得性能较好的铝基复合材料成为本领域研究的热点。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法，本专利技术提供的方法工艺简单而且制备得到的铝基复合材料锻件产品性能较好。
[0005]本专利技术提供了一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法，包括：
[0006]将铝粉和陶瓷粉进行高能球磨，得到混合粉末；
[0007]将所述混合粉末进行等静压成型，得到预制坯；
[0008]将所述预制坯预热后进行锻造烧结，得到高强铝基复合材料锻件。
[0009]在本专利技术的实施例中，陶瓷粉的成分可以选自SiC、TiC和Al2O3中的一种或几种，如SiC、TiC和Al2O3；SiC、TiC和Al2O3的质量比可以选自1:(0.8～1.2):(0.8～1.2)，如1:1:1。
[0010]在本专利技术的实施例中，混合粉末中陶瓷粉的质量含量可以选自15～45％，如20％、25％、30％、35％、40％；混合粉末中铝粉的质量含量可以选自55～85％，如60％、65％、70％、75％、80％。
[0011]在本专利技术的实施例中，混合粉末的成分可以为：
[0012]0～45wt％的SiC；
[0013]0～45wt％的TiC；
[0014]0～45wt％的Al2O3；
[0015]余量为Al。
[0016]在本专利技术的实施例中，SiC的质量含量可以选自1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％；TiC的质量含量可以选自1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％；Al2O3的质量含量可以选自1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％。
[0017]在本专利技术的实施例中，高能球磨可以选自双级球磨，高能球磨的方法可以包括：
[0018]将铝粉进行一级球磨，得到超细铝粉；
[0019]将超细铝粉和陶瓷粉混合后进行二级球磨，得到混合粉末。
[0020]在本专利技术的实施例中，一级球磨过程中的球料比可以选自(10～14):1，如11:1、12:1、13:1；一级球磨的时间可以选自30～50h，如35h、40h、45h；一级球磨过程中可以加入防锻剂，防锻剂可以包括：乙醇和丙酮；乙醇和丙酮的体积比可以选自(16～20):(1～5)，如(17～19):(2～4)，18:3；铝粉和乙醇的用量比例可以选自1000g：(16～20)mL，如1000g：17mL，1000g：18mL，1000g：19mL。
[0021]在本专利技术的实施例中，二级球磨过程中的球料比可以选自(8～12):1，如9:1、10:1、11:1；二级球磨的时间可以选自1～5h，如2h、3h、4h；二级球磨过程中可以加入防锻剂，防锻剂可以选自乙醇；混合粉末和乙醇的用量比例可以选自(1200～1800)g：(1～5)mL，如(1300～1700)g：(2～4)mL，(1400～1600)g：3mL。
[0022]在本专利技术的实施例中，高能球磨(如一级球磨和二级球磨)过程中钢球振幅可以选自4～6mm，如5mm；振频可以选自1450～1490cpm，如1460cpm、1470cpm、1480cpm；高能球磨过程中可以加入防锻剂，防锻剂包括乙醇和/或丙酮。
[0023]在本专利技术的实施例中，混合粉末中铝粉的平均晶粒尺寸可以选自170～420nm，如200nm、250nm、300nm、350nm、400nm；混合粉末中陶瓷粉的平均粒度可以选自10～100μm，如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm。
[0024]在本专利技术的实施例中，等静压成型可以选自冷等静压成型，等静压成型的压力可以选自220～320MPa，如240MPa、270MPa、300MPa；等静压成型的时间可以选自2～4min，如2.5min、3min、3.5min；预制坯的致密度可以选自75～85％，如78％、80％、82％。
[0025]在本专利技术的实施例中，预热的温度可以选自580～640℃，如590℃、600℃、610℃、620℃、630℃；预热的时间可以选自3～7分钟，如4分钟、5分钟、6分钟。
[0026]在本专利技术的实施例中，煅烧烧结可以在锻造模具中进行；锻造烧结过程中的锻造模具温度可以选自340～380℃，如350℃、360℃、370℃。
[0027]在本专利技术的实施例中，锻造烧结的方法可以包括：
[0028]先进行一段加压再进行二段加压。
[0029]在本专利技术的实施例中，锻造烧结过程中的温度可以与上述技术方案所述的锻造模具的温度一致，在此不再赘述；一段加压为初锻，二段加压为终锻。
[0030]在本专利技术的实施例中，一段加压的速度可以选自0.5～0.6mm/s，如0.55mm/s；一段加压的压力可以选自100～200T，如120T、140T、150T、160T、180T；一段加压的锻压比可以选自(1.8～2.2):1，如2:1。
[0031]在本专利技术的实施例中，一段加压得到的锻件高度为预制坯高度的45～56％时进行二段加压，如48％、50％、52％、54％。
[0032]在本专利技术的实施例中，二段加压的速度可以选自10～12mm/s，如11mm/s；二段加压的压力可以选自400～750T，如450T、500T、550T、600T、650T、700T；二段加压的锻压比可以选自(1.1～1.5):1，如1.2：1，1.3：1，1.4：1。
[0033]在本专利技术的实施例中，锻造烧结是将粉末冶金和精密模锻结合在一起的工艺技术，以金属及其复合材料粉末为原料，可得到内部组织均匀、尺寸精度高、力学性能优异的锻件产品。锻造烧结工艺兼具粉末冶金和锻造的优点，可以制取密度接近理论密度的锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点，使得粉末锻件的力学性能超过普通锻件的水平，
同时又能保持普通粉末冶金少、无切削工艺的优点。
[0034]由于铝基复合材料的粉末冶金过程会出现严重氧化现象，导致复合材料变脆，在粉末冶金铝基复合材料的基础上，继续锻造而获得锻件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能铝基复合材料锻件的制备方法，包括：将铝粉和陶瓷粉进行高能球磨，得到混合粉末；将所述混合粉末进行等静压成型，得到预制坯；将所述预制坯预热后进行锻造烧结，得到高性能铝基复合材料锻件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉末中铝粉的质量含量选自55～85％；所述混合粉末中陶瓷粉的质量含量选自15～45％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉选自SiC、TiC和Al2O3中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉末的成分为：0～45wt％的SiC；0～45wt％的TiC；0～45wt％的Al2O3；余量为Al。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高能球磨的方法包括：将铝粉进行一级球磨，得到超细铝粉；将所述超细铝粉和陶瓷粉混合后进行二级球磨，得到混合粉末；所述一级球磨的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友健，乔竹辉，汤华国，宋琳，姬朋飞，张绪圭，于源，李彤阳，王鲁杰，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室烟台辉华金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：