本发明专利技术的目的在于提供一种超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，所述复合材料的具体成分为原子百分比为：Ni：5.5~7、Co：1~2、Y：4~5、La：1~2、Al：余量；其特征在于，所述复合材料采用等温退火方法制备，具体工艺参数为：退火温度380℃，退火时间0~120min，氩气气氛。该方法突破了以往铝基复合材料高强度和大塑性不能共存的问题，制备出的铝基复合材料具有1500MPa以上的断裂强度，并且其塑性可达到21%，已超过目前高强钢材的水平，同时具有良好的高温稳定性。它的出现为发展高性价比、高强轻质材料提供了一条新的途径，使超高强度铝基复合材料作为结构材料的应用成为可能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料的制备方法，特别提供。
技术介绍
由于资源的不可再生会给人类社会带来灾难，所以人们对一些特殊领域的材料如航空、航天等提出了性价比高、高强轻质化等要求，目前航天飞机、航空战斗机等的机身材料都是以钛合金、有机复合材料为基础，材料质量较大导致燃料消耗较多，因此，近年来主要工业发达国家正在向以高强轻质材料为中心进行工业转型。与传统的铝合金相比，铝基复合材料具有超高的强度、良好的塑性以及优异的耐腐蚀性能，目前，限制其主要应用的是其可加工性，即塑性，无法满足实际工程应用的需要。在实用铝基复合材料体系中，国内外仍未发现具有1500MPa以上的强度同时具有20%以上塑性的合金体系，所以，同时解决其强度和塑性的问题一直备受关注并具有一定挑战性。块体铝基非晶具有超高强度>1100MPa，但塑性仅有2%，要解决此问题，复合材料的研究势在必行。2003年，德国科学家J. Eckert首次报道了 Ti基金属玻璃的复合材料可以提高塑性并保持强度，这一观念的提出突破了以往人们研究仅仅停留在具有高强度的非晶合金上，之后，美国著名科学家W. L. Johnson在Pt基金属玻璃中发现了同样可以提高塑性并保持强度的组织，使复合材料的研究进入白热化。值得注意的是，这些具有高强度大塑性的材料多半由非晶合金转变而来，随着2009年本组研究的铝基非晶(专利授权号Z1200910010727. 7)的问世，其复合材料的力学性能研究是当前铝基复合材料发展的重要内容之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，该方法突破了以往铝基复合材料高强度和大塑性不能共存的问题，制备出的铝基复合材料具有1500MPa以上的断裂强度，并且其塑性可达到21%，已超过目前高强钢材的水平，同时具有良好的高温稳定性。它的出现为发展高性价比、高强轻质材料提供了一条新的途径，使超高强度铝基复合材料作为结构材料的应用成为可能。本专利技术具体提供了，所述复合材料的具体成分为原子百分比为Ni 5. 5 7Co: I 2Y 4 5La I 2Al 余量；其特征在于，所述复合材料采用等温退火方法制备，具体工艺参数为退火温度380°C，退火时间(Tl20min，氩气气氛。本专利技术所述的超高强度和可控塑性铝基复合材料的制备方法，其特征在于采用真空熔体急冷铜模浇铸法制备出铝基非晶合金样品，真空熔体急冷铜模浇铸，具体工艺参数为真空度不低于I. 0X 10_5mbar，氩气保护压力10(T300mbar，浇铸温度110(Tl300°C，保温时间3OlOs,喷吹压力差60(T800mbar。本专利技术所述的超高强度和可控塑性铝基复合材料，其组成元素的纯度分别为A1、Ni、Co>99. 9%, La、Y>99%。本专利技术所述的超高强度和可控塑性铝基复合材料的制备方法，其特征在于所述等温退火为DSC等温退火，该退火方式能十分精确的控制温度，并可检测退火的状态曲线。本专利技术所述超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，其具体工艺步骤为首先采用电弧炉熔炼成母合金，熔炼次数大于5次；之后采用感应炉进行重熔并进行铜模浇铸，随后进行等温退火。随着退火时间不同得到不同塑性并保持超高强度。浇铸的工艺参数为抽真空，真空度不低于I. OX 10_5mbar,再通入気气保护,压力为10(T300mbar,烧铸温度110(Tl30(TC，保温时间30 90s，喷吹压力差为60(T800mbar。等温退火的工艺参数为退火温度为380°C，退火时间0 120min，氩气气氛。本专利技术提供的超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，其特征在于所述退火时间决定复合材料的强度和塑性，在退火时间为60min时，出现最大塑性为21%，同时复合材料的强度为1500MPa。采用本专利技术提供的制备方法能够制备出超高强度和可控塑性的铝基复合材料，其组织特征为纳米Al为基体夹杂金属间化合物的复合结构特征，所得复合材料具有以下优占-^ \\\ I、合金成本非常低。2、超高断裂强度，可达1500MPa以上。3、超大塑性并可控，最大塑性为21%。附图说明图I为本Al合金不同退火时间的X射线衍射图；图2为本铝基复合材料的工程应力-应变曲线图；图3为本铝基复合材料不同时间退火后的SEM照片；图4为实施例I所得材料塑性最大时的TEM照片；图5为本铝基复合材料不同退火时间后压缩断口 SEM照片。具体实施例方式实施例I首先利用电弧炉熔炼的方法制备出母合金，成分为A186 ；Ni6 ；Co2 ；Y4. 5 ；LaL 5 (at. %)。然后将母合金放入真空感应炉重熔，并铜模浇铸法制备出直径为Imm的铝基非晶合金样品，取2_长的样品，两端磨平，放入DSC设备中等温退火。具体工艺参数为真空度不低于L OX 10_5mbar，氩气保护压力为lOOmbar，浇铸温度为1100°C，保温时间70s，喷吹压力差为800mbar，退火温度为380°C，退火时间60min，氩气气氛。该合金的X射线衍射图见图I。图3中C为铝基复合材料的SEM照片。对该实验制备出的样品的室温压缩性能实验在日本岛津GX-A型力学性能试验机上进行。样品尺寸为直径1mm，高2mm的圆棒试样。应变速率为I X l(T4s'试样的上下两面经机械抛光并保持90°直立。所得合金的工程应力应变曲线图如图2所示，由图2可以看出该材料的断裂强度为1300MPa，塑性为21%。图4为该合金的TEM照片，图中明显显示本材料组织为亚微米fcc-Al和纳米金属间化合物的复合结构。图5 (c)中显示为该合金的断裂方式为大塑性变形后断裂。实施例2与实施例I的不同之处在于采用的DSC退火时间不同，为120min，该工艺下的压缩曲线如图2所示，其组织为图3(d)中所示，图5(d)中显示为该合金的断裂方式为劈裂。结果压缩强度降低，无加工硬化现象。实施例3与实施例I的不同之处在于本实施例的退火时间为30min，该工艺下的压缩曲线如图2所示，样品组织为图3(b)中所示，图5(b)中显示为该合金的断裂方式为碎裂。结果晶粒较小，断裂强度略高于实施例1，塑性为5%左右。实施例4与实施例I的不同之处在于本实施例的合金未经等温退火过程，只是加热到380°C炉冷。该工艺下的压缩曲线如图2所示，样品组织为图3(a)中所示，图5(a)中显示为该合金的断裂方式类似剪切断m^lPC O结果晶粒很小，刚刚出现金属间化合物相，断裂强度很高达1600MPa，但塑性几乎为零。实施例5与实施例I的不同之处在于本实施例的合金未经DSC加热，直接铜模冷却后进行压缩，如图2所示。结果样品为完全非晶状态，断裂强度为1200MPa左右，弹性极限为2%。实施例6与实施例I的不同之处在于本实施例的合金退火温度为300°C，退火时间为30min，气氛不变。结果样品为非晶和纳米晶的复合组织，断裂强度很高在1800MPa左右，但塑性为 O0实施例7与实施例I的不同之处在于本实施例的合金退火温度为260°C，退火时间为30min，气氛不变。结果样品为非晶基体夹杂纳米晶组织，纳米晶尺寸较小，断裂强度为1500MPa，塑性也为O。实施例8与实施例I的不同之处在于本实施例的合金退火温度为200°C，退火时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，所述复合材料的具体成分为原子百分比：Ni：????5.5~7Co：????1~2Y：?????4~5La：????1~2Al：????余量；其特征在于，所述复合材料采用等温退火方法制备，具体工艺参数为：退火温度380℃，退火时间0~120min，氩气气氛。
【技术特征摘要】
1.一种具有超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法，所述复合材料的具体成分为原子百分比 Ni 5. 5 7 Co Γ2 Y 4 5 La Γ2 Al 余量； 其特征在于，所述复合材料采用等温退火方法制备，具体工艺参数为退火温度380°C，退火时间(Tl20min，氩气气氛。2.按照权利要求I所述的超高强度和可控塑性铝基复合材料的制备方法，其特征在于采用真空熔体急冷铜模浇铸法制备出铝基非晶合金样...
【专利技术属性】
技术研发人员：阚东，王建强，杨柏俊，孙文海，常新春，侯万良，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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