[发明专利]一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及铝基合金，具体地说是一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法。

背景技术

在铝及铝合金熔体中加入孕育剂是一种公认的，让晶粒由柱状晶到等轴晶转变的方法之一。由于其良好的经济性，孕育剂的加入量很少，一般加入基体的千分之几到百分之几。因此，在过去的几十年中，这种方法在工业生产中得到大量应用。然而，这些孕育剂的制备都是通过传统方法，如粉末冶金法、喷射成型法和各种铸造技术等，然后将制备出的增强相，如SiC、B₄C、Al₂O₃等颗粒加入处于熔融状态或粉末状态的基体材料中,这种方法加入的增强相被称为外加的。外加法制备的孕育剂存在增强体颗粒尺寸粗大、热力学不稳定、界面结合强度低等缺点。

CN201210313362.7公开了一种原位铝基复合材料孕育剂的制备方法，所制备的孕育剂是AlN-TiN/Al孕育剂，采用的是等离子氮化处理的方法制备的，将中间步骤中所得Al-10Ti-1B合金放入石墨坩埚内，然后将一个中间有洞的石墨盖子盖在这个坩埚上面，由等离子喷枪产生等离子射流以等离子火焰形式喷出并通过上述石墨盖子上的孔洞与在石墨坩埚内的Al-10Ti-1B合金接触，此反应的生产效率很低，且每次反应必须把石墨坩埚打碎才可取出生成物。其中所用等离子喷枪的功率为21KW，电弧电压为70V，电弧电流为300A，该方法成本高且能耗也高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法，是采用原位自生反应法和快速凝固技术制得薄带状CeB₆/Al纳米原位铝基复合材料孕育剂的方法，该方法克服了现有技术中孕育剂中的增强颗粒不能在基体上弥散分布或弥散程度还不理想、颗粒在熔体中的聚集沉淀和颗粒尺寸大的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法，是采用原位自生反应法和快速凝固技术制得薄带状CeB₆/Al纳米原位自生铝基复合材料孕育剂的方法，步骤如下：

第一步，配料：

称取所需用量的商购Al-2.8％B中间合金和商购Al-20.2％Ce中间合金，按Al-2.8％B中间合金:Al-20.2％Ce中间合金＝22:7的重量比进行配料，上述百分数为重量百分数；

第二步，合金熔炼制得块状Al-B-Ce中间合金：

将第一步称取的全部配料放入MZG系列高真空感应熔炼炉的坩埚内进行熔炼，真空度为5×10^-3Pa,将Al-2.8％B中间合金和Al-20.2％Ce中间合金加热至熔化温度1600K，保温6分钟，整个熔炼期间坩埚需要用循环水冷却，由此合金熔炼制得块状Al-B-Ce中间合金；

第三步，快速凝固处理制得原位自生铝基复合材料孕育剂：

将第二步制得的块状Al-B-Ce中间合金放入LZK-12A型真空快淬炉内进行快速凝固处理，真空度为5×10^-3Pa，在抽真空后通入氩气保护，将第二步制得的块状Al-B-Ce中间合金放入铜坩埚中，通过移动极头的火焰将坩埚内的中间合金熔化并吹入到高速旋转的铜轮上，利用高的转速达到极快的冷却速度，铜轮的转速为40m/s，其冷却速率达10⁴～10⁷K/S，制备出宽为2～5毫米，厚为0.03～0.1毫米、长为5～30毫米的薄带状CeB₆/Al铝基复合材料孕育剂。

上述一种原位自生铝基复合材料孕育剂的制备方法，所涉及的原料和设备通过公知途径获得，操作工艺是本技术领域的技术人员能够掌握的。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点如下：

(1)本发明利用了原位自生方法生成孕育剂。所谓原位自生，是说增强体颗粒非外部加入，而是由基体组分间通过化学反应，在基体内原位生成一种或几种增强相。