本发明专利技术提供一种磁化学生成低膨胀系数铝基复合材料的制备方法，该低膨胀系数铝基复合材料是在高硅铝合金熔体中，置入摩尔比例1:2的K2TiF6粉和KBF4粉，通过低频旋转磁场下原位反应技术在高硅铝合金熔体中生成二元陶瓷颗粒Al3Ti和TiB2来制得低膨胀系数铝基复合材料。本发明专利技术的制备方法是利用低频旋转磁场下的原位反应相结合制备低膨胀系数铝基复合材料，实现了原高硅铝合金材料膨胀系数的明显降低，该低膨胀系数材料也具有高比强度、比刚度以及良好的韧性、耐磨性。因而可以在很多领域内代替原有材料，以超低的膨胀系数来提高零件的使用寿命，从而大幅度降低零件使用成本，高效耐用环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料技术制备
，涉及一种磁化学生成低膨胀系数铝基复合材料，具体是Al3Ti与TiB2 二元陶瓷颗粒增强高硅铝合金的制备方法，实现了热膨胀系数的明显降低。
技术介绍
高硅铝合金因其拥有低热膨胀系数，能与S1、GaAs等芯片相匹配，能对芯片起保护作用，导热性能好，及时散热，气密性好，耐高温、耐腐蚀、抗辐射，同时拥有高比强度、t匕刚度，良好的加工成型性能以及低密度，成本低廉等优点，一直是用于航空航天、电子封装等的重要材料。广泛应用于电子封装中承载电子元器件及其相互联线，起机械支持，密封环境保护，信号传递，散热和屏蔽等作用，是集成电路的密封体，对电路的性能和可靠性具有非常重要的影响。现今很多国家都在努力尝试以不同方法生产这种合金。由于其优异的综 合性能恰好与电子封装材料不断向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向发展相契合，使得对此种合金的需求十分迫切。原位反应合成技术(Reactive Synthesis)是1989年由Koczak等首先提出，又称原位复合材料(In-situ Composites)用于制备颗粒增强金属基复合材料。这种技术生成增强体表面无污染，避免了与基体相容性不良的问题，界面结合强度高是由于增强体是从金属基体中原位形核、长大的热力学稳定相。因而该类技术被誉为具有突破性的新技术，已成为铝基复合材料研究中的一个新亮点。原位反应技术的发展也为寻找低膨胀系数材料提供了一个新的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁化学生成低膨胀系数铝基复合材料，另一目的在于提供，利用原位反应技术工艺外加低频旋转磁场来制备二元颗粒增强高硅铝合金，从而达到热膨胀系数的明显降低。本专利技术的技术方案是 本专利技术的低膨胀系数材料，是在高硅铝合金熔体中，置入按粉按摩尔比例1:2比例预配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，在低频旋转磁场的作用下，使得K2TiF6粉和KBF4粉弥散分布于熔体内，并与合金熔体中Al元素发生剧烈化学反应分别生成二元增强颗粒Al3Ti和TiB2,最终制得本专利技术的低膨胀系数铝基复合材料。其具体制备步骤是(I)将按K2TiF6粉和KBF4粉按比例备好待用；(2)将高硅铝合金处理为熔融状态；(3)将预配制好K2TiF6粉和KBF4粉置入高硅铝合金熔体中，进行原位反应；(4)立即使用低频旋转磁场对反应熔体进行处理；(5)将处理后的熔体浇铸工件模具内，最后获该低膨胀系数铝基复合材料。本专利技术中所述高硅铝合金是Al- (20%-50%) Si合金。上述步骤(I)中K2TiF6粉和KBF4粉摩尔比例1:2。上述步骤(3)中熔体原位反应温度850°C _870°C。上述步骤(4)使用低频旋转磁场对反应熔体进行处理；控制励磁电流200A-220A、频率3Hz_5Hz,作用时间3min_5min。原高硅铝合金的热膨胀系数为8. 5Χ10_6/Κ -12X10_6/K，而本专利技术利用低频旋转磁场下原位反应技术制备的铝基复合材料热膨胀系数为3X10_6/K -6XlO-6A,几乎降低至原来的二分之一。此外此专利技术材料具有较高的强度，及良好的韧性，而且轻质环保，不仅可用于飞机的某些零部件结构，而且广泛应用于电子材料的封装，以其超低膨胀系数可延长电子产品的寿命，避免了零部件由于温度过高而发生热膨胀损坏，同时降低了零件使用成本。 本专利技术的制备方法工艺简单，操作方便，容易实现工业规模生产，并且所用的高硅铝合金和K2TiF6、KBF4反应粉剂，来源丰富，价格低廉。综上，本专利技术材料不但较好的保持了原有的比强度及韧性，而且大幅度降低了铝基复合材料的热膨胀系数，最重要的是提供了成本低廉易于推广的制备方法。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1 制备IOkg该低膨胀系数铝基复合材料，其中TiB2组分重量百分比10%，和A13Ti组分重量百分比18%，其余为Al-20%Si合金；(1)配料K2TiF63.4kg、KBF43. 6kg, Al_20%Si 合金 9. 64kg (2)先将K2TiF6、KBF4粉末按摩尔比1:2混合均匀后，将Al_20%Si铝合金锭放入石墨坩埚中，将其置于30kW的井式电炉中进行熔炼，升温至850°C，将预先备好的混合粉末置于坩埚内，同时用钟罩压入熔体中进行原位反应。(3)同时立即外加低频旋转磁场控制励磁电流200A、频率5Hz,作用时间3min。(4)低频旋转磁场处理结束后，熔体静置5min，温度降至700-73(TC，精炼，扒渣，烧入水冷铜模。此条件下获得的铝基复合材料热膨胀系数为5. 6X 10_6/K，而原Al_20%Si铝合金的热膨胀系数为ιιχιο-6/κ，由此可见，磁化学下制备的二元颗粒增强铝基复合材料热膨胀系数得到了明显降低。实施例2 制备IOkg该低膨胀系数铝基复合材料，其中TiB2组分重量百分比10% JPAl3Ti组分重量百分比18%，其余为Al-50%Si合金；(1)配料K2TiF63.4kg、KBF43. 6kg, Al_50%Si 合金 9. 64kg (2)先将K2TiF6、KBF4粉末按摩尔比1:2混合均匀后，将Al_50%Si铝合金锭放入石墨坩埚中，将其置于30kW的井式电炉中进行熔炼，升温至870°C，将预先备好的混合粉末置于坩埚内，同时用钟罩压入熔体中进行原位反应。(3)同时立即外加低频旋转磁场控制励磁电流220A、频率3Hz,作用时间5min。(4)低频旋转磁场处理结束后，熔体静置5min，温度降至700-73(TC，精炼，扒渣，烧入水冷铜模。此条件下获得的铝基复合材料热膨胀系数为3X 10_6/K，而原Al_50%Si铝合金的热膨胀系数为8. 5XlO-6A,由此可见，在硅百分含量较高的磁化学下制备而成的二元颗粒增强铝基复合材料热膨胀系数得到了更大幅度的降低。·权利要求1.一种磁化学生成低膨胀系数铝基复合材料，其特征在于通过下述方法制得在高硅铝合金熔体中，置入按摩尔比例1:2预配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，通过低频旋转磁场下的原位反应在高硅铝合金熔体中分别生成二元的增强颗粒Al3Ti和TiB2，其中Al3Ti和TiB2总质量分数为合金的20%-30%。2.，其特征在于该方法包括下述步骤(1)将K2TiF6粉和KBF4粉按摩尔比例1:2备好待用；(2)将高硅铝合金熔融；(3)将K2TiF6粉和KBF4粉按粉按摩尔比例1:2置于高硅铝合金熔体中，进行原位反应； (4)立即使用低频旋转磁场对反应熔体进行处理；(5)将处理后熔体浇铸模具内，获得该低膨胀系数铝基复合材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述高硅铝合金是Al-(20%-50%)Si合金。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于=K2TiF6粉和KBF4粉摩尔比例1:2。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤3中熔体原位反应温度850°C-870。。。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤4使用低频旋转磁场对反应熔体进行处理；控制励磁电流200 - 220A、频率3 - 5Hz，作用时间3min_5min。全文摘要本专利技术提供，该低膨胀系数铝基复合材料是在高硅铝合金熔体中，置入摩尔比例1:2的K2TiF6粉和KBF4粉，通过低频旋转磁场下原位反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁化学生成低膨胀系数铝基复合材料，其特征在于通过下述方法制得：在高硅铝合金熔体中，置入按摩尔比例1:2预配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，通过低频旋转磁场下的原位反应在高硅铝合金熔体中分别生成二元的增强颗粒Al3Ti和TiB2，其中Al3Ti和TiB2总质量分数为合金的20%?30%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：焦雷，赵玉涛，李惠，于艳伶，吴岳，王晓路，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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