[发明专利]一种提高颗粒增强复合材料熔体均质化的方法

说明书

本发明提供了一种提高颗粒增强复合材料熔体均质化的方法，属材料制备技术领域。颗粒增强复合材料熔体合成后，采用超声振动的陶瓷过滤器进行过滤，可有效促进熔体内团簇的颗粒分散，提高复合材料熔体的均质化程度，避免了颗粒团簇引起的问题，同时，该方法更有效的脱除复合材料熔体内气体、未彻底反应的盐渣及大尺寸的颗粒，可有望显著提高颗粒增强复合材料的质量。另外，采用本发明的方法简单，投资少，成本低，因兼具熔体精炼功能，可以缩短熔体合成后精炼时间，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及颗粒增强铝基复合材料的制备技术领域，特别涉及到一种利用低频超声振动过滤器来提高颗粒增强复合材料熔体均质化的方法。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料由于具有复合的结构特征而兼备良好的力学性能和理化性能，在先进的电工电子器件、航空航天器、机械、桥梁隧道工程等领域具有广阔的应用前景，已成为近年来金属基复合材料的研究热点之一。随着研究的深入，颗粒增强铝基复合材料正逐渐成为一种应用越来越广泛的新型材料。目前，熔体反应合成法是制备颗粒增强铝基复合材料的重要方法，该方法是通过向铝熔体内加入反应物，通过反应物与铝基体间的原位化学反应形成增强颗粒相。原位反应合成后，来不及反应的熔盐以及反应过程形成的渣相与复合材料熔体的分离对制备过程的效率及材料的性能有重要影响；由于原位反应合成后，熔体内为反应的熔盐及渣相较多，现有技术采用吹气、静置等精炼后仍难以较彻底的与金属熔体分离，特别是颗粒增强复合材料熔体内存在的颗粒相还有长大、聚集的现象，也严重影响材料的性能，而现有的精炼均匀后方法很难有效控制颗粒的团簇及超大尺寸颗粒相的与熔体的分离。

发明内容

针对熔体反应合成法制备颗粒增强复合材料的过程中，熔体存在的熔体杂质多、大尺寸颗粒难去除以及颗粒相分布不均匀的问题，本发明提出一种提高颗粒增强复合材料熔体均质化的方法，能有效去除熔体内杂质相和大尺寸颗粒相，并能减少颗粒相团簇的方法，解决目前原位合成制备的复合材料熔体存在的纯净度不高且不够均质的问题。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：

提高颗粒增强复合材料熔体均质化的方法，其特征在于，熔体反应合成法制备颗粒增强复合材料的过程中，在颗粒增强相合成后，并在浇铸前，采用低频超声振动的陶瓷过滤器对熔体进行过滤，陶瓷过滤器用于去除大尺寸的熔盐、渣及超大尺寸的团簇颗粒相，低频超声振动能够减少颗粒相团簇长大，使颗粒相分散均匀，提高复合熔体的均质化程度。

进一步地，所述陶瓷过滤器的低频超声振动参数为：超声场的频率5kHz～20kHz，陶瓷过滤器超声振动的振幅5-20μm，声能密度为0.1-0.2W/mL。

进一步地，陶瓷过滤器采用陶瓷片，孔密度为40-60PPI，孔隙率为80-90％，体积密度0.4-0.5g/cm³。

进一步地，所述的陶瓷过滤器采用氧化铝泡沫陶瓷片。

进一步地，所述的陶瓷过滤器安置在熔体流出的通道上，利用高度落差，使熔体流经陶瓷过滤器。

与现有技术相比本发明具有的优点是：

(1)本发明的陶瓷过滤器采用低频超声振动，兼具了陶瓷过滤器本身的净化功能和熔体超声净化的功能，而又克服了传统超声处理时间长、超声能量不均匀、局部高温和变幅杆侵蚀污染熔体等缺点。

(2)因为熔体是在从陶瓷片附近及从陶瓷孔流经时受到超声作用，因此，超声净化效果比传统用变幅杆引入超声效果大幅度提高，对解决颗粒相团簇问题，细化颗粒使其均匀分布具有显著效果，渣盐、大尺寸团簇颗粒的去除效率可以达到99％以上，熔体内的颗粒全部为微纳米级别的颗粒，复合材料熔体的纯净化和均质化程度显著改善。相比变幅杆引入超声，不需要专门的超声处理等待时间，可以缩短处理时间50％以上。