本發(fā)明涉及金屬材料，特別提供了一種圓形鋁基復合材料絲材的制備方法，適用于中低體分顆粒增強鋁基復合材料圓形絲材的制備，所得絲材直徑小于5mm。
背景技術：
：
金屬基復合材料是由金屬基體與增強體(多為陶瓷顆粒)經(jīng)設計、復合而成的新材料，綜合了金屬良好的強度、韌性與易成型性等優(yōu)點與陶瓷的高強、高模等優(yōu)點。顆粒增強鋁基復合材料是研究與應用較為廣泛的一類復合材料，不僅比強度、比剛度高，還具有較好的抗疲勞、抗高溫蠕變、耐熱、耐磨、減振等優(yōu)點以及熱物性優(yōu)異等特性。鋁基復合材料具有很強的可設計性，通過添加不同特性與含量的增強體可使材料體現(xiàn)出不同性能。顆粒含量小于30％的鋁基復合材料具有良好的強韌性綜合性能，多用作結構材料，通常硬度與強度隨顆粒含量增加而增加，而延伸率與斷裂韌性則下降。
作為國防安全和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要結構與功能材料，鋁基復合材料在航空航天、電子、軍工、交通、體育及核工業(yè)領域應用前景廣泛。鋁基復合材料品種隨著工業(yè)產品不斷發(fā)展更新而不斷豐富，用量呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢。
目前，鋁基復合材料的產品多為鑄造方法生產的鑄件，并有一定量粉末冶金方法制備的鍛件、擠壓件、軋制板材，而絲材非常少。這是因為絲材主要通過拉拔工藝制備，材料變形量大，材料多為具有良好塑性變形能力的鋼材、鈦合金、銅合金、鋁合金等，而鋁基復合材料中由于添加了大量的陶瓷顆粒，塑性變形能力較差，常規(guī)認為不適合于拉拔變形加工。
由于鋁基復合材料中含有大量陶瓷顆粒，采用常規(guī)熔化焊時，高溫下陶瓷顆粒易出現(xiàn)團聚、與鋁合金反應生成有害化合物、吸氣形成氣孔等現(xiàn)象，因此鋁基復合材料的焊接一直是制約其發(fā)展的技術難題。近年來，攪拌摩擦焊的發(fā)展為鋁基復合材料的連接提供了新思路，這是一種固相焊接技術，焊縫區(qū)材料發(fā)生劇烈塑性變形，通過動態(tài)再結晶實現(xiàn)冶金結合。由于無材料熔化與凝固過程，從而避免了熔化時存在的各種焊接缺陷，因此是鋁基復合材料的理想焊接方法。
本申請基于我國各領域對高性能鋁基復合材料絲材的廣闊市場前景，針對其塑性變形能力差、不適合于常規(guī)拉拔變形工藝特點，提出結合復合材料板材軋制、板材剪切與攪拌摩擦焊接技術，制備方形拉拔坯料，然后經(jīng)過少量變形拉拔即可生產出圓形絲材。
技術實現(xiàn)要素：
：
本發(fā)明的目的在于提供一種圓形鋁基復合材料絲材制備方法，適用于增強體顆粒體積含量為1～30％，增強體為SiC、TiB2、B4C等顆粒，直徑小于5mm的鋁基復合材料絲材制備。
本發(fā)明提供了一種圓形鋁基復合材料絲材的制備方法，其特征在于：將中低體分顆粒增強鋁基復合材料軋制成板材，然后沿長度方向剪切成方形線材，用攪拌摩擦焊將多根方形線材連接起來形成方形拉拔坯料，經(jīng)熱處理退火后，采用熱拉拔模式，通過圓形模孔拉拔成圓形絲材。由于只需經(jīng)過少量變形即可加工出圓形絲材，從而解決了傳統(tǒng)上鋁基復合材料難于拉拔變形加工成絲材的難題。
作為優(yōu)選的技術方案，所述鋁基復合材料的增強體顆粒體積含量為1～30％，其板材長度大于1米，厚度為2－5mm。將鋁基復合材料沿長度方向剪切成寬度與厚度相等的方形線材。采用攪拌摩擦焊方法，在焊接工具的旋轉速度為400-4000轉/分鐘(優(yōu)選600-2500轉/分鐘)、焊接速度為50-1000毫米/分鐘(優(yōu)選200-600毫米/分鐘)的工藝下將多段方形線材連接起來，制成拉拔坯料。將拉拔坯料進行420-500℃、保溫0.5-2小時的退火熱處理。采用熱拉拔模式，拉拔模孔為圓形，拉拔坯料預熱溫度為350-480℃，預熱時間為0.5-2小時，拉拔速度為0.5m/min～50m/min。每道次拉拔時減面率小于15％，所得鋁基復合材料絲材直徑小于5mm。
本發(fā)明提出了一種圓形鋁基復合材料絲材的制備方法，其工藝流程短、成本低、易于操作，有理由相信這種新工藝將有著廣闊的工業(yè)應用前景。
附圖說明
圖1為圓形鋁基復合材料絲材制備過程示意圖，其中，1為鋁基復合材料軋制板材，2為剪切后的方形線材，3為通過攪拌摩擦焊焊接方法將線材連接成方形拉拔坯料，4為拉拔模具，5為拉拔生成的圓形復合材料絲材。
具體實施方式
下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
實施例1
將SiC顆粒體積含量為20％的鋁基復合材料軋制成長度為1.5米、寬度為0.5米、厚度為5mm的板材，沿長度方向切成寬度為5mm的方形線材，采用攪拌摩擦焊方法在工具轉速1000轉/分鐘、焊接速度200毫米/分鐘的工藝參數(shù)下將三根方形線材焊接成長度為4.5米的方形拉拔坯料。將拉拔坯料進行450℃、保溫2小時的退火熱處理，在400℃下經(jīng)圓形?？桌?，拉拔速度為25m/min，預熱時間為1小時，經(jīng)3道次拉拔后加工成直徑為4.5mm的圓形絲材。
對比例1
將SiC顆粒體積含量為20％的鋁基復合材料軋制成長度為1.5米、寬度為0.5米、厚度為5mm的板材，沿長度方向切成寬度為5mm的方形線材，采用熔化焊將三根方形線材焊接成長度為4.5米的方形拉拔坯料。將拉拔坯料進行450℃、保溫2小時的退火熱處理，在400℃下經(jīng)圓形模孔拉拔，由于熔化焊接頭性能低，拉拔時在該處斷裂。
實施例2
將SiC顆粒體積含量為10％的鋁基復合材料軋制成長度為2.0米、寬度為0.5米、厚度為4mm的板材，沿長度方向切成寬度為4mm的方形線材，采用攪拌摩擦焊方法在工具轉速1500轉/分鐘、焊接速度300毫米/分鐘的工藝參數(shù)下將三根方形線材焊接成長度為6米的方形拉拔坯料。將拉拔坯料進行420℃、保溫1小時的退火熱處理，在450℃下經(jīng)圓形?？桌危嗡俣葹?0m/min，預熱時間為1小時，經(jīng)3道次拉拔后加工成直徑為3.5mm的圓形絲材。
實施例3
將TiB2顆粒體積含量為15％的鋁基復合材料軋制成長度為3米、寬度為0.5米、厚度為3mm的板材，沿長度方向切成寬度為3mm的方形線材，采用攪拌摩擦焊方法在工具轉速2000轉/分鐘、焊接速度500毫米/分鐘的工藝參數(shù)下將三根方形線材焊接成長度為9米的方形拉拔坯料。將拉拔坯料進行480℃、保溫1小時的退火熱處理，在450℃下經(jīng)圓形?？桌?，拉拔速度為10m/min，預熱時間為0.5小時，經(jīng)2道次拉拔后加工成直徑為2mm的圓形絲材。
實施例4
將TiB2顆粒體積含量為25％的鋁基復合材料軋制成長度為1米、寬度為0.5米、厚度為3mm的板材，沿長度方向切成寬度為3mm的方形線材，采用攪拌摩擦焊方法在工具轉速2500轉/分鐘、焊接速度300毫米/分鐘的工藝參數(shù)下將三根方形線材焊接成長度為3米的方形拉拔坯料。將拉拔坯料進行450℃、保溫1小時的退火熱處理，在480℃下經(jīng)圓形?？桌?，拉拔速度為5m/min，預熱時間為1小時，經(jīng)3道次拉拔后加工成直徑為2.5mm的圓形絲材。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。