本发明专利技术提供一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料及其制备方法，该材料具有良好的性能。该方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该复合丝材料以铝合金为基体，在基体上分布着微晶钛基纤维，微晶钛基纤维的颗粒大小为０．５－１０μｍ，微晶钛基纤维占复合丝材料体积百分比为２０－３０％；铝合金基体的化学成分的重量百分含量：Ｍｇ为３％～５％，Ｃｕ为０．００３％－０．０９％，Ｐｂ为０．１％～０．９％，Ｇｄ为０．００３％－０．０９％，Ｐｒ为０．００３％－０．０９％，其余为Ａｌ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，涉及一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料及其制 备方法。
技术介绍
目前金属材料领域中，对复合材料丝的作用越来越受到重视。CN101058866号申请涉及一种铝基复合材料的制备方法，该方法是铝基合金在 750°C完全熔化后向该合金加入其总量的0. 15 0. 35衬％的CeO2粉末搅拌合金化处理步 骤，接此进行保温步骤，保温中向合金熔体内添加增强体搅拌步骤，接此将其送入真空炉中 进行真空除气步骤，再浇铸制取铝基复合材料坯步骤，其中增强体是碳纤维作基体，表面要 经过金属化处理，该处理是镀铜或镀镍或混合镀镍镀铜之一种，添加到铝合金熔体内增强 体的量按所含碳纤维数量计算是占铝合金总量的3 5%。这种方法生产时碳纤维在很容 易受损，镀铜或镀镍或混合镀镍镀铜工艺复杂。中国有色金属学报2007年第12期刊登银包铝复合丝材的制备工艺的文章，复合 丝材的抗拉强度为151-183MPa，伸长率在2. 34-9. 69%。CN200710158048. 5号申请公开了一种铜/铝铝合金复合丝材及其制造方法，该方 法包括将铜带包覆在铝铝合金线材芯体上制成复合坯料，然后将复合坯料装入真空罐内进 行罐式真空退火处理；之后复合坯料进行多次拉拔，最后一次拉拔的同时、使复合丝材处于 拉拔状态下通过电加热箱进行烧炖式连续退火处理；烧炖式连续退火处理后，再经过多次 拉拔，最后将获得的多股成型丝材同时通入多个细管内进行管式在线退火处理，再将线头 对应缠绕在收线盘上获得最终产品；同时还公开了一种由该方法获得的复合丝材，本专利技术 获得了技术上的新突破，解决了现有技术中的难题，同时获得了丝材比重、延伸性率、导电 性能、抗拉强度均较为理想的铜/铝铝合金复合丝材。以上情况虽然涉及合金复合丝材及 其制造方法，但是工艺相对复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝 材料，该材料具有良好的性能。本专利技术的另一目的是提供微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料的制备方法，该制 备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料，该复合丝材料以铝合金为基体，在基 体上分布着微晶钛基纤维，微晶钛基纤维的大小为0. 5-10 μ m，微晶钛基纤维占复合丝材料 体积百分比为20-30% ；铝合金基体的化学成分的重量百分含量Mg为3 % 5 %，Cu为0. 003 % -0. 09 %， Pb 为 0. 0. 9%, Gd % 0. 003% -0. 09%, Pr 为 0. 003% -0. 09%，其余为 Al ；微晶钛基纤维的化学成分的重量百分含量为A1为19% 21%，Cu为9% 11 %，Sr 为 3% 6%，Sn 为 0. 05% 0. 09%，Sm为 0. 003%-0. 09%，Gd为 0. 05% 0. 5%， Pr为0. 05% 0. 5%，其余为Ti。2、一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料的制备方法，其特征在于它包括以 下步骤微晶钛基纤维的准备按占原料总重Al为19% 21%，Cu为9% 11%，Sr为 3 % 6 %，Sn 为 0. 05 % 0. 09 %，Sm 为 0. 003 % -0. 09 %，Gd 为 0. 05 % 0. 5 %，Pr 为 0. 05% 0. 5%，其余为Ti进行配料，将原料置于带有加热装置的升液管内熔化而形成Ti 合金液；加热温度为1760-1790°C，合金液通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触， 水冷铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成微晶钛基纤维，转轮凸缘的线速度为17-20m/s， 微晶钛基纤维的直径为10-45 μ m;然后将微晶钛基纤维成束；转轮开转前开启转轮水冷系 统，水冷系统进水温度小于30°C ；铝合金液的准备按重量百分含量Mg为3% 5%，Cu为0.003% -0. 09%，Pb为 0. 0. 9%, Gd 为 0. 003% -0. 09%, Pr 为 0. 003% -0. 09%，其余为 Al 进行配料，然后 在容器内于680-720°C熔化成铝合金液；将上述微晶钛基纤维成束穿过上述盛有680-720°C的铝合金液的容器中，钛基合 金材料纤维占铝合金基体的(复合丝材料)体积百分比为20-30%，保持2-5min后，通过内 孔直径为l_3mm的氮化铝陶瓷管抽出来，便形成直径为l_3mm的微晶钛基纤维增强铝合金 复合丝材料。本专利技术相比现有技术的有益效果如下本专利技术的细晶钛纤维中的Al、Cu、Sr、Sm元素共同作用可保证钛合金液与旋转的 水冷铜合金转轮接触时能形成非晶组织。这是因为Al、Cu、Sr、Sm联合作用可加剧合金凝 固时的过冷能力。Al、Cu、Sn、Gd、Pr元素共同作用抑止钛合金中晶粒的长大。因为Al、Cu、 Sn和Ti可形成细小复杂化合物，Gd、Pr可加强化合物弥散分布，因此在非晶向微晶转变时 可有效阻止晶粒的长大。铝合金中Cu、Pr、Gd元素能促进铝合金和微晶钛基纤维良好的界面结合。这是因 为这些元素和细晶钛纤维中的元素对应，在镁合金浸渗制备时，便于镁合金和钛纤维合金 的元素交流，因此这些元素共同作用能促进镁合金和细晶钛纤维良好的界面冶金结合。铝合金中的Mg和Pb用于协调铝合金和细晶钛纤维的热膨胀匹配。本专利技术的合金性能见表1。本专利技术制备工艺简便，生产的合金材料性能好，而且生产成本低，非常便于工业化生产。四附图说明图1为本专利技术实施例一制得的微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料的金相组织。图1可以看到在铝合金基体上分布有细小的微晶钛基纤维。五具体实施例方式以下各实施例仅用作对本专利技术的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg4或其它重量单位。实施例一 微晶钛基纤维按重量百分含量Al为19%，Cu为9%，Sr为3%，Sn为0.05%，Sm 为0. 003%, Gd为0. 05%，Pr为0. 05%，其余为Ti进行配料；将原料置于带有加热装置的 升液管内熔化而形成Ti合金液；加热温度为1760-1790°C。该升液管下部套装有柱塞，柱 塞在动力装置带动下可沿升液管上、下移动，柱塞上移时可将升液管内液面抬高，从而便于 转轮凸缘将合金液拽出，形成细晶铜纤维，转轮采用轮缘有凸缘的水冷铜合金转轮。合金液 通过升液管与旋转的水冷铜合金转轮凸缘接触，水冷铜合金转轮凸缘将合金液拽出，形成 微晶钛基纤维，转轮凸缘的线速度为17-20m/s，转轮开转前开启转轮水冷系统，水冷系统进 水温度小于30°C。微晶钛基纤维的直径为10-45 μ m ；然后将微晶钛基纤维成束；铝合金液的准备按重量百分含量Mg为3%，Cu为0.003%，Pb为0. 1%，Gd为 0. 003%,Pr为0. 003%，其余为Al进行配料，然后在容器内于680_720°C熔化成铝合金液；将上述微晶钛基纤维成束穿过上述盛有680-720°C的铝合金液的容器中，钛基合 金材料纤维占铝合金基体的体积百分比为25%，保持2-5min后，通过内孔直径为l_3mm的 氮化铝陶瓷管抽出来，便形成直径为l_3mm的微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料。实施例二 微晶钛基纤维按重量百分含量A1为21%，Cu为1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微晶钛基纤维增强铝合金复合丝材料，该复合丝材料以铝合金为基体，在基体上分布着微晶钛基纤维，微晶钛基纤维的颗粒大小为０．５－１０μｍ，微晶钛基纤维占复合丝材料体积百分比为２０－３０％； 铝合金基体的化学成分的重量百分含量：Ｍｇ为３％～５％，Ｃｕ为０．００３％－０．０９％，Ｐｂ为０．１％～０．９％，Ｇｄ为０．００３％－０．０９％，Ｐｒ为０．００３％－０．０９％，其余为Ａｌ； 微晶钛基纤维的化学成分的重量百分含量为：Ａｌ为１９％～２１％，Ｃｕ为９％～１１％，Ｓｒ为３％～６％，Ｓｎ为０．０５％～０．０９％，Ｓｍ为０．００３％－０．０９％，Ｇｄ为０．０５％～０．５％，Ｐｒ为０．０５％～０．５％，其余为Ｔｉ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩峰，王玲，郭超，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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