[发明专利]一种具有高抗冲击性能的金属合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高抗冲击性能的金属合金，属于金属材料技术领域，由以下质量百分比的原料制成：Cu 3‑5％、Ni 2‑2.5％、V 1.2‑1.6％、萤石粉0.6‑0.9％、Mg 0.4‑0.6％、改性碳纤维0.5‑0.7％、纳米氮化硼0.9‑1.5％、Ce 0.1‑0.3％、余量为铝，所述改性碳纤维通过溶胶‑凝胶法在碳纤维表面负载铝金属氧化物制备而成，改性碳纤维可以改善碳纤维与基体的界面问题；本发明还提供了上述金属合金的制备方法，包括有深冷处理工艺和最后的激光冲击处理工艺，通过该工艺可以使金属合金组织致密，从而提高金属合金的硬度和抗冲击性能。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种具有高抗冲击性能的金属合金及其制备方法。

背景技术

合金是由两种或两种以上的金属与金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的的金属材料，合金材料一般都会改善单质金属的性能，因此，金属合金材料的应用更为广泛。目前，一些轻质金属合金常被用于航空领域以及汽车制造领域，通过金属合金制造的发动机叶片可能会由于空中外物撞击而产生断裂飞出，从而造成灾难性的后果，而由合金制造的汽车在遇到撞击等交通事故时，会使汽车受到不同程度的损毁、人员受到伤亡，因此，提高金属合金材料的抗冲击性能和强度至关重要。

发明内容

针对上述背景，本发明旨在提供一种具有高抗冲击性能的金属合金及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采用的技术方案是：一种具有高抗冲击性能的金属合金，由以下质量百分比的原料制成：Cu 3-5％、Ni 2-2.5％、V 1.2-1.6％、萤石粉0.6-0.9％、Mg 0.4-0.6％、改性碳纤维0.5-0.7％、纳米氮化硼0.9-1.5％、Ce 0.1-0.3％、余量为铝。

优选地，所述具有高抗冲击性能的金属合金由以下质量百分比的原料制成：Cu5％、Ni 2％、V 1.5％、萤石粉0.8％、Mg 0.5％、改性碳纤维0.7％、纳米氮化硼1％、Ce0.2％、余量为Al。

优选地，所述改性碳纤维是通过溶胶-凝胶法在碳纤维表面负载铝金属氧化物制备而成的碳纤维材料，碳纤维本身与金属之间存在结合力差的问题，因此难以形成具有良好界面的金属基复合材料，从而影响金属合金的性能，通过对碳纤维改性可以改善碳纤维与基体的界面问题。

优选地，所述萤石粉中氟化钙含量大于等于65％，硫的含量小于等于0.3％，磷的含量小于等于0.08％，萤石粉能够降低高熔点金属的熔点，并且能够提高金属合金的抗张强度。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种具有高抗冲击性能的金属合金的制备方法，主要包括以下步骤：

S1、将铝盐溶解在去离子水中，然后缓慢滴加氨水调节溶液的pH为4-6，设定加热温度为80-90℃，不断搅拌使液体蒸发得到半透明的铝溶胶；将碳纤维加入制得的铝溶胶中浸渍24-36h，浸渍完成后低温烘干；烘干后将浸渍有铝金属氧化物凝胶的碳纤维放入马弗炉中烧制2-3h，即得到改性碳纤维；

S2、按照Cu 3-5％、Ni 2-2.5％、V 1.2-1.6％、萤石粉0.6-0.9％、Mg 0.4-0.6％、纳米氮化硼0.9-1.5％、Ce 0.1-0.3％的质量百分比称取各原料，然后称取0.5-0.7％S1步骤中制备的改性碳纤维，其余为Al；

S3、将S2步骤称取的Al、Cu、Ni、V、Mg、Ce、萤石粉置入真空高温熔炼炉中，升温至1250-1600℃，待其完全融化后搅拌加入纳米氮化硼、改性碳纤维，熔炼成金属锭；

S4、将S3步骤得到的金属锭依次固溶处理、时效处理，将时效处理后的金属锭在液氮中进行深冷处理，然后在进行回火，回火处理后冷却至室温，最后用激光冲击处理金属锭表面即得到具有高抗冲击性能的金属合金。