專利名稱：一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
顆粒增強鋁基復(fù)合材料因具有復(fù)合的結(jié)構(gòu)特征和良好的理化及力學(xué)性能，己成為一種應(yīng)用越來越廣泛的新型金屬功能材料。目前，在眾多制備技術(shù)中，液態(tài)金屬攪拌法由于所需設(shè)備簡單，制造方便，生產(chǎn)效率高，最適合工業(yè)化大批量低成本生產(chǎn)，是一種很有價值的生產(chǎn)方法。但針對碳化硅顆粒、石墨顆粒而言，二者與鋁合金的相容性差，比重相差懸殊，當(dāng)加入到鋁合金熔體后，容易在熔體中團聚或聚集，造成顆粒分布不均勻，嚴重影響鋁基復(fù)合材料的性能。如何在保證鋁基體性能的前提下，控制多組元顆粒增強顆粒的分布以及多組元顆粒相與鋁基體的界面潤濕性等特征，以保證復(fù)合材料具有組織均勻、致密，顆粒細小、彌散，材料綜合性能優(yōu)良等目標(biāo)。解決該問題的最有效方法是采用熔體攪拌法，研究報道和工業(yè)上應(yīng)用的攪拌法包括機械攪拌法、氣體攪拌法和電磁攪拌法。機械攪拌法是最簡單直接的方法，由于存在效率低，攪拌裝置污染金屬熔體并向熔體內(nèi)部帶渣等缺點，不利于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)采用及提高產(chǎn)品質(zhì)量。氣體攪拌法的不足主要是攪拌強度有限、攪拌不均勻以及噴吹氣體帶渣污染熔體等，也不利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。電磁攪拌實現(xiàn)無接觸攪拌，不破壞熔池的氧化膜及頂渣保護層，不會給熔體帶來污染，而且攪拌強度易于實現(xiàn)精確調(diào)控，在冶金與材料制備過程中應(yīng)用越來越廣泛。目前，單一電磁場攪拌作用下制備金屬基復(fù)合材料己經(jīng)有幾個專利技術(shù)，如專利公開號為CN200810234979，
公開日為2009. 3. 25，發(fā)明名稱為一種組合電磁場下原位合成金屬基復(fù)合材料的方法，該專利提出來用旋轉(zhuǎn)磁場與行波磁場組合下合成制備顆粒增強金屬基復(fù)合材料熔體。該方法是在復(fù)合材料熔池的外側(cè)安置低頻旋轉(zhuǎn)磁場，磁場線圈中心與熔體中心在同一高度；在復(fù)合材料熔池的底部施加行波磁場，行波磁場線圈中心與復(fù)合材料熔池的中心在同一位置。如專利公開號為CN200510038706，
公開日為2005. 9. 14，發(fā)明名稱為一種工業(yè)規(guī)模制備內(nèi)生顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，該專利提出來用熔體反應(yīng)法+電磁攪拌處理+半連鑄成型集成技術(shù)。該方法是將含有增強顆粒形成元素的化合物在某一溫度下加入到熔融的鋁或鋁合金中，同時施加電磁攪拌，使之充分反應(yīng)，并使內(nèi)生顆粒在熔體中分布較均勻，獲得的復(fù)合材料熔體，經(jīng)半連鑄成棒材。專利公開號為CN200710134020，
公開日為2008.6. 18，發(fā)明名稱為異頻復(fù)合電磁場下連續(xù)鑄造顆粒增強金屬基復(fù)合材料的方法，提出在復(fù)合材料熔體制備過程中施加低頻交變磁場頻率為5-50Hz，功率范圍為5-60kW，進行電磁攪拌。以上電磁場下制備顆粒增強復(fù)合材料都采用磁場攪拌，電磁場也起到明顯的作用效果，但隨著技術(shù)的發(fā)
3展及對復(fù)合材料性能、質(zhì)量要求的提高，磁場攪拌下合成金屬基復(fù)合材料存在的問題逐漸凸現(xiàn)，特別是單一磁場下攪拌，顆粒相容易出現(xiàn)偏聚，形成局部密集或團簇狀分布，導(dǎo)致材料的組織性能出現(xiàn)不均勻性。分析該問題產(chǎn)生的原因如下
由于顆粒增強相與基體金屬熔體在物理性能方面存在差異，所以含顆粒增強相的金屬熔體具有非均質(zhì)非連續(xù)的特征，顆粒增強相與基體金屬在電磁特性方面的差異使兩者受到的電磁力不一致，而且由于顆粒相與基體金屬液在密度、潤濕性方面存在差異，顆粒相在金屬熔體內(nèi)容易偏聚，例如，施加旋轉(zhuǎn)磁場攪拌時，若顆粒相的密度大于熔體的密度較多，顆粒相在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，向熔體外圍偏聚。施加行波磁場攪拌時，非磁性的顆粒相不受電磁力作用，在熔體上下攪拌過程中，由于顆粒相與熔體間的密度差異，顆粒相易于上浮或沉淀，增強相的收得率下降。因此，對含顆粒增強相的金屬熔體施加單一磁場的電磁攪拌也很難取得非常理想的效果。
為解決單一磁場攪拌下存在的上述問題，申請者提出了將高速小漩渦剪切攪拌和
多向間歇式電磁攪拌有機的結(jié)合起來制備金屬基復(fù)合材料的新方法，使多組元增強顆粒相在基體熔體內(nèi)得到更有效地結(jié)合并達到理想的均勻分布效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，解決了現(xiàn)有的方法制備得到的多組元增強鋁基復(fù)合材料組織性能不均勻的問題。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施
步驟1 :按照質(zhì)量百分比稱取5%-10%的硅、0. 4%-1. 2%的鎂、0. 06%-0. 4%的鈦、1%_10%的鎳、0. 005%-0. 1%的硼、0%-0. 2%的碲、0%-0. 3%的銻、5%_20%的碳化硅顆粒、1%_10%的石墨顆粒，其余為鋁，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200-400°C ;
步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后熔煉，熔煉溫度為
730°C -750°〇，再用精煉脫氣劑脫氣，然后在脫氣后的合金液中加入質(zhì)量為步驟1稱取的鎂質(zhì)量20%的純鎂，得到鋁合金液；
步驟3 :將步驟2得到的鋁合金液進行剪切攪拌，剪切攪拌的同時勻速向鋁合金液中加入步驟1得到的預(yù)熱后的碳化硅顆粒及石墨顆粒，攪拌20-35min，用惰性氣體精煉5_8分鐘后，在剪切攪拌和電磁攪拌結(jié)合作用下攪拌5-10分鐘，用惰性氣體精煉5-8分鐘后，得到本發(fā)明多組元增強鋁基復(fù)合材料。
本發(fā)明的特點還在于，
其中的步驟3中的攪拌采用一種復(fù)合攪拌裝置，包括坩堝，坩堝的外部設(shè)置有多向間歇磁場，坩堝的外部還設(shè)置有電阻絲，坩堝內(nèi)設(shè)置有攪拌器，攪拌器的一端連接有用于控制攪拌器旋轉(zhuǎn)的高速無級變速電機，攪拌器通過立柱固定在地面上。 其中的多向間歇磁場包括六個分別固定在鐵芯上的線圈，六個線圈組成三相。
其中的步驟3中電磁攪拌，磁場頻率為2Hz-8Hz，電流為600A-800A，中心磁感應(yīng)強
4度不低于700Gs。 其中的步驟3中剪切攪拌，攪拌速度為0轉(zhuǎn)/分-1200轉(zhuǎn)/分，溫度為660°C -740°C。 其中的精煉脫氣劑采用六氯乙烷或氬氣。 本發(fā)明的有益效果是熔池攪拌效率提高，攪拌時間縮短，攪拌效果提高，制備得到的多組元增強鋁基復(fù)合材料中多組元增強相更有效地結(jié)合并達到理想的均勻分布效果。


圖1是本發(fā)明方法采用的多向間歇式電磁攪拌原理圖；圖2是本發(fā)明方法采用的復(fù)合攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料中碳化硅顆粒與鋁合金基體結(jié)合的微觀組織掃描電鏡圖4是本發(fā)明制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料中石墨顆粒與鋁合金基體結(jié)合的微觀組織掃描電鏡圖5是本發(fā)明制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料的微觀組織金相圖。
圖中，l.高速無級變速電機，2.攪拌器，3.電阻絲，4.坩堝，5.立柱，6.多向間歇磁場。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施
步驟1 :按照質(zhì)量百分比稱取5%-10%的硅、0. 4%-1. 2%的鎂、0. 06%-0. 4%的鈦、1%_10%的鎳、0. 005%-0. 1%的硼、0%-0. 2%的碲、0%-0. 3%的銻、5%_20%的碳化硅顆粒、1%_10%的石墨顆粒，其余為鋁，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200°C -400°C。
步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后放到氣體保護坩堝爐
中，按常規(guī)熔化，熔煉溫度為730°C -75(TC，再用精煉脫氣劑除氣。其中的精煉脫氣劑采用六氯乙烷或氬氣，然后在脫氣后的合金溶液中加入質(zhì)量為步驟1稱取的鎂質(zhì)量20%的純鎂，得到鋁合金液；
步驟3 :采用一種復(fù)合攪拌裝置，如圖2所示，包括坩堝4，坩堝4的外部設(shè)置有多向間歇磁場6，坩堝4的外部還設(shè)置有用于加熱的電阻絲3，坩堝4內(nèi)設(shè)置有攪拌器2，攪拌器2的一端連接有用于控制攪拌器2旋轉(zhuǎn)的高速無級變速電機1，攪拌器2通過立柱5固定在地面上。多向間歇磁場6由六個線圈分別固定在鐵芯上，六個線圈組成三相，當(dāng)三相線圈中通以低頻交流電時，通過線圈的繞制方式不同，在感應(yīng)器中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或螺旋磁場，且磁場線圈中心與熔體中心在同一高度；高速小漩渦剪切攪拌的攪拌葉片、攪拌桿是根據(jù)熔煉坩堝的直徑(葉片直徑=1 :2.5)、深度進行設(shè)計。 將步驟2得到的鋁合金液放到坩堝4內(nèi)，在660-74(TC的溫度下以0-1200轉(zhuǎn)/分的攪拌速度攪拌20-35min，攪拌的同時以預(yù)定的加入速度，勻速向鋁合金液中加入步驟1稱取的碳化硅顆粒及石墨顆粒，使碳化硅顆粒及石墨顆粒均勻分散后，用惰性氣體精煉5-8分鐘后；開啟多向間歇磁場6，設(shè)置磁場頻率為2Hz-8Hz，電流為600A-800A，中心磁感應(yīng)強度大于700Gs，剪切攪拌速度設(shè)置為0-1200轉(zhuǎn)/分，在高速小漩渦剪切攪拌和多向間歇式電磁攪拌有機的結(jié)合作用下攪拌約5-10分鐘，用惰性氣體氬氣精煉5-8分鐘后，得到本發(fā)明多組元增強鋁基復(fù)合材料。 圖3是碳化硅顆粒與鋁合金基體結(jié)合的微觀組織掃描電鏡圖，圖4是石墨顆粒與鋁合金基體結(jié)合的微觀組織掃描電鏡圖，從圖3、圖4可以看出多元增強相碳化硅顆粒、石墨顆粒與鋁合金基體有著優(yōu)良的結(jié)合面，能夠提高材料的強度、剛度和材料的減振性能及其物理性能；圖5是多組元增強相鋁基復(fù)合材料的微觀組織金相圖，從圖5可以看出，碳化硅顆粒、石墨顆粒在鋁合金基體里均勻分散，具有復(fù)合的結(jié)構(gòu)特征和良好的理化及力學(xué)性能。 本發(fā)明方法采用的多向間歇式電磁攪拌的原理，如圖1所示，電磁攪拌器應(yīng)用了三相異步電動機的工作原理，電磁攪拌器相當(dāng)于電動機的定子，合金溶液相當(dāng)于電動機的轉(zhuǎn)子。在坩堝隔熱層外設(shè)置電磁攪拌器，當(dāng)給電磁攪拌器三相低頻交流電時，攪拌器就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場f ，由于該磁場的作用，在合金溶液內(nèi)感生電勢，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流_/(遵循右手定
則)。該感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌鱿嗷プ饔冒醋笫侄▌t在合金溶液內(nèi)感生電磁力,，電磁力是體
積力，作用在合金溶液體積元上，從而推動合金溶液運動。因為該推力沿旋轉(zhuǎn)磁場方向(左向或者右向)，推動合金溶液運動，也就是說提供了攪拌作用；并且該電磁力具有切向分量和徑向分量，使合金溶液受到徑向電磁力壓縮后產(chǎn)生上下方向的流動，達到使合金溶液上下層的溫度、成份均勻化效果。制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料多組元增強相更有效地結(jié)合并達到理想的均勻分布效果。 本發(fā)明采用復(fù)合攪拌，將高速小漩渦剪切攪拌和多向間歇式電磁攪拌有機結(jié)合，高速小漩渦剪切攪拌技術(shù)，破除顆粒表面吸附的氣膜，使顆粒與鋁液得以直接接觸，使顆粒與鋁熔液間通過原子高溫擴散實現(xiàn)潤濕和結(jié)合，并反應(yīng)形成新相或析出相依附在顆粒表面，對顆粒的浮沉具有較大的牽制阻礙作用，進一步促進顆粒的分布。多向間歇式電磁攪拌，由從熔池側(cè)面施加的旋轉(zhuǎn)磁場或螺旋磁場產(chǎn)生。制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料中多元顆粒分散均勻，制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料中添加的多元顆粒能夠有效的提高鋁基體復(fù)合材料的阻尼和機械性能，制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料具有良好的成形性能，可成形各種復(fù)雜零件，制備的多組元增強鋁基復(fù)合材料是一種結(jié)構(gòu)_功能一體化材料。
其中多向間歇磁場6由六個線圈分別固定在鐵芯上，六個線圈組成三相。在攪拌過程中，通過調(diào)節(jié)攪拌器的各參數(shù)來調(diào)節(jié)攪拌力，所以攪拌作用可非常強烈，致使坩堝內(nèi)所有合金溶液快速且均勻地被攪拌；電磁攪拌的磁場頻率為0-50Hz，為無級可調(diào)?？筛鶕?jù)要求，調(diào)整攪拌力度。理論上講，電流一定時，頻率越小，坩堝內(nèi)磁感應(yīng)強度越大，但實際生產(chǎn)中不全如此，在一定頻率范圍內(nèi)，相同電流強度對磁感應(yīng)強度影響不大。而在低頻范圍內(nèi)，頻率越高，電磁攪拌力越大，對合金液起作用的是電磁攪拌力，因此本設(shè)備選擇頻率
62Hz-8Hz，電流為600A-800A，達到最好攪拌效果。電流大于800A，或電流小于600A，中心磁感應(yīng)強度會低于700Gs，電磁攪拌力就會很弱，攪拌效果比較差。 本發(fā)明采用高速小漩渦剪切攪拌和多向間歇式電磁攪拌的有機結(jié)合，和現(xiàn)有的用
旋轉(zhuǎn)磁場與行波磁場組合下合成制備顆粒增強金屬基復(fù)合材料熔體相比，和現(xiàn)有的熔體反
應(yīng)法+電磁攪拌處理+半連鑄成型集成技術(shù)相比以及和現(xiàn)有的在復(fù)合材料熔體制備過程中
施加低頻交變磁場相比，它們都是單一磁場作用，對熔體的攪拌效果是有限的。主要是由于
顆粒增強相碳化硅顆粒和石墨顆粒與基體鋁熔體在物理性能方面存在差異，所以含顆粒增
強相碳化硅顆粒和石墨顆粒的鋁熔體具有非均質(zhì)非連續(xù)的特征，顆粒增強相碳化硅顆粒和
石墨顆粒與基體鋁在電磁特性方面的差異使兩者受到的電磁力不一致，而且由于顆粒相碳
化硅顆粒和石墨顆粒與基體金屬液在密度、潤濕性方面存在差異，顆粒相碳化硅顆粒和石
墨顆粒在金屬熔體內(nèi)容易偏聚或石墨顆粒上浮、碳化硅顆粒沉淀。例如，施加旋轉(zhuǎn)磁場攪拌
時，若碳化硅顆粒顆粒相的密度大于鋁熔體的密度，顆粒相在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，向熔體
外圍偏聚。施加行波磁場攪拌時，非磁性的碳化硅顆粒和石墨顆粒的顆粒相不受電磁力作
用，在熔體上下攪拌過程中，由于顆粒相與熔體間的密度差異，顆粒相易于上浮石墨顆?；?br> 沉淀碳化硅顆粒，增強相碳化硅顆粒和石墨顆粒的收得率下降。因此，對含顆粒增強相碳化
硅顆粒和石墨顆粒的鋁熔體施加單一磁場的電磁攪拌很難取得非常理想的效果。 實施例1
步驟1 :稱取硅7. 5wt. %，鎂0. 45wt. %，鈦0. lwt. %，鎳4wt. %，硼0. 006wt. %，碲0. lwt. %，銻0. 2wt. %，碳化硅顆粒10wt. %和石墨顆粒4wt. %，其余為Al，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200°C -400°C。 步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后放到氣體保護坩堝爐中，按常規(guī)熔化，熔煉溫度為730°C _7501:，再用精煉的六氯乙烷除氣，然后補加合金鎂含量的20%的純鎂。 步驟3 :多組元增強鋁基復(fù)合材料復(fù)合攪拌制備
開啟高速無級變速電機1使攪拌器2強力攪拌，攪拌速度為0-1200rad/min，溫度為660-74(TC，同時以預(yù)定的加入速度勻速向鋁合金液中加入經(jīng)過預(yù)熱的碳化硅顆粒、石墨顆粒，攪拌20-35min，使碳化硅顆粒、石墨顆粒均勻分散后，用氬氣精煉5_8分鐘后；開啟多向間歇磁場6，攪拌磁場頻率2-8Hz，電流600A-800A，中心磁感應(yīng)強度大于700Gs，電磁攪拌約5-10分鐘，用氬氣精煉5-8分鐘后，澆鑄到預(yù)熱溫度為200-30(TC金屬拉伸試樣模中或模具
里，獲得多組元增強鋁基復(fù)合材料。
實施例2
步驟1 :稱取硅6. 5wt. %，鎂0. 7wt. %，鈦0. 3wt. %，鎳8wt. %，硼0. lwt. %，碲0. 2wt. %，銻0. 3wt. %，碳化硅顆粒15vol. 。/。和石墨顆粒8wt. %，其余為Al，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200°C -400°C。 步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后放到氣體保護坩堝爐中，按常規(guī)熔化，熔煉溫度為730°C _7501:，再用精煉的六氯乙烷除氣，然后補加合金鎂含量的20%的純鎂。 步驟3 :多組元增強鋁基復(fù)合材料復(fù)合攪拌制備
開啟高速無級變速電機1使攪拌器2強力攪拌，攪拌速度為0-1200rad/min，溫度為660-74(TC，同時以預(yù)定的加入速度勻速向鋁合金液中加入經(jīng)過預(yù)熱的碳化硅顆粒、石墨顆粒，攪拌20-35min，使碳化硅顆粒、石墨顆粒均勻分散后，用氬氣精煉5_8分鐘后；開啟多向間歇磁場6，攪拌磁場頻率2-8Hz，電流600A-800A，中心磁感應(yīng)強度大于700Gs，電磁攪拌約5-10分鐘，用氬氣精煉5-8分鐘后，澆鑄到預(yù)熱溫度為200-30(TC金屬拉伸試樣模中或模具
里，獲得多組元增強鋁基復(fù)合材料。
實施例3
步驟1 :稱取硅9wt. %，鎂0. 45wt. %，鈦0. 2wt. %，鎳lOwt. %，硼0. lwt. %，碲0. 2wt. %，銻0. 3wt. %，碳化硅顆粒5wt. %和石墨顆粒lOwt. %，其余為Al，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200°C -400°C。 步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后放到氣體保護坩堝爐中，按常規(guī)熔化，熔煉溫度為730°C-750°C ，再用精煉的六氯乙烷除氣，然后補加合金鎂含量的20%的純鎂。 步驟3 :多組元增強鋁基復(fù)合材料復(fù)合攪拌制備
開啟高速無級變速電機1使攪拌器2強力攪拌，攪拌速度為0-1200rad/min，溫度為660-74(TC，同時以預(yù)定的加入速度勻速向鋁合金液中加入經(jīng)過預(yù)熱的碳化硅顆粒、石墨顆粒，攪拌20-35min，使碳化硅顆粒、石墨顆粒均勻分散后，用氬氣精煉5_8分鐘后；開啟多向間歇磁場6，攪拌磁場頻率2-8Hz，電流600A-800A，中心磁感應(yīng)強度大于700Gs，電磁攪拌約5-10分鐘，用氬氣精煉5-8分鐘后，澆鑄到預(yù)熱溫度為200-30(TC金屬拉伸試樣模中或模具
里，獲得多組元增強鋁基復(fù)合材料。
實施例4
步驟1 :稱取硅5wt. %，鎂1. Owt. %，鈦0. 2wt. %，鎳lwt. %，硼0. lwt. %，碲0. 2wt. %，銻0. 3wt. %，碳化硅顆粒20wt. %和石墨顆粒lwt. %，其余為Al，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200°C -400°C。 步驟2 :將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后放到氣體保護坩堝爐中，按常規(guī)熔化，熔煉溫度為730°C _7501:，再用精煉的六氯乙烷除氣，然后補加合金鎂含量的20%的純鎂。 步驟3 :多組元增強鋁基復(fù)合材料復(fù)合攪拌制備
開啟高速無級變速電機1使攪拌器2強力攪拌，攪拌速度為0-1200rad/min，溫度為660-74(TC，同時以預(yù)定的加入速度勻速向鋁合金液中加入經(jīng)過預(yù)熱的碳化硅顆粒、石墨顆粒，攪拌20-35min，使碳化硅顆粒、石墨顆粒均勻分散后，用氬氣精煉5_8分鐘后；開啟多向間歇磁場6，攪拌磁場頻率2-8Hz，電流600A-800A，中心磁感應(yīng)強度大于700Gs，電磁攪拌約5-10分鐘，用氬氣精煉5-8分鐘后，澆鑄到預(yù)熱溫度為200-30(TC金屬拉伸試樣模中或模具里，獲得多組元增強鋁基復(fù)合材料。
權(quán)利要求
一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施步驟1按照質(zhì)量百分比稱取5%-10%的硅、0.4%-1.2%的鎂、0.06%-0.4%的鈦、1%-10%的鎳、0.005%-0.1%的硼、0%-0.2%的碲、0%-0.3%的銻、5%-20%的碳化硅顆粒、1%-10%的石墨顆粒，其余為鋁，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將碳化硅顆粒及石墨顆粒預(yù)熱到200-400℃；步驟2將步驟1稱取的硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后熔煉，熔煉溫度為730℃-750℃，再用精煉脫氣劑脫氣，然后在脫氣后的合金液中加入質(zhì)量為步驟1稱取的鎂質(zhì)量20%的純鎂，得到鋁合金液；步驟3將步驟2得到的鋁合金液進行剪切攪拌，剪切攪拌的同時勻速向鋁合金液中加入步驟1得到的預(yù)熱后的碳化硅顆粒及石墨顆粒，攪拌20-35min，用惰性氣體精煉5-8分鐘后，在剪切攪拌和電磁攪拌結(jié)合作用下攪拌5-10分鐘，用惰性氣體精煉5-8分鐘后，得到本發(fā)明多組元增強鋁基復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中的攪拌采用一種復(fù)合攪拌裝置，包括坩堝(4)，坩堝(4)的外部設(shè)置有多向間歇磁場(6)，坩堝(4)的外部還設(shè)置有電阻絲(3)，坩堝(4)內(nèi)設(shè)置有攪拌器(2)，攪拌器(2)的一端連接有用于控制攪拌器(2 )旋轉(zhuǎn)的高速無級變速電機(1)，攪拌器(2 )通過立柱(5 )固定在地面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的多向間歇磁場(6)包括六個分別固定在鐵芯上的線圈，六個線圈組成三相。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中電磁攪拌，磁場頻率為2Hz-8Hz，電流為600A-800A，中心磁感應(yīng)強度不低于700Gs。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟3中剪切攪拌，攪拌速度為0轉(zhuǎn)/分-1200轉(zhuǎn)/分，溫度為660°C -740°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的精煉脫氣劑采用六氯乙烷或氬氣。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種多組元增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，先按照重量百分比稱取5%-10%的硅、0.4%-1.2%的鎂、0.06%-0.4%的鈦、1%-10%的鎳、0.005%-0.1%的硼、0%-0.2%的碲、0%-0.3%的銻、5%-20%的碳化硅、1%-10%的石墨，其余為鋁，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，再將硅、鎂、鈦、鎳、硼、碲、銻及鋁混合后熔煉，得到鋁合金液；將鋁合金液進行攪拌，攪拌的同時加入碳化硅顆粒及石墨顆粒，高速小漩渦剪切攪拌和多向間歇式電磁攪拌有機的結(jié)合，得到本發(fā)明多組元增強鋁基復(fù)合材料。本發(fā)明制備方法，熔池攪拌效率提高，攪拌時間縮短，攪拌效果提高，制備多組元增強鋁基復(fù)合材料多組元增強相更有效地結(jié)合并達到理想的均勻分布效果。
文檔編號C22B21/06GK101787454SQ20101014422
公開日2010年7月28日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者何源, 余申衛(wèi), 張冉陽, 張康虎, 謝暉, 陳鵬波 申請人:中國船舶重工集團公司第十二研究所