[发明专利]一种铝基复合材料及其半固态制备方法

权利要求书

1.一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述复合材料按体积百分比计包括：6％～14％陶瓷颗粒和86％～94％铝合金；所述陶瓷颗粒为碳化硼、碳化硅、氧化铝和二硼化钛中的一种或几种；所述铝合金为6系铝合金，所述6系铝合金包括以下按质量百分比计的组分：Si 1.32～1.35％，Fe 0.20～0.25％，Mn 0.86～0.96％，Mg 1.10～1.15％，Ti0.12～0.15％，其余为Al；所述制备方法步骤包括：

(1)粉体表面改性处理：将所述陶瓷颗粒粉经球磨得到粉末A；

(2)熔融合金液制备：按照铝合金质量百分比的要求，将铝合金原料添加至熔炼炉中融化，得到熔融合金液；

(3)半固态浆料制备：将步骤(1)得到的粉末A加入到步骤(2)得到的熔融合金液中，经搅拌得到的混合熔体进行除气、搅拌，同步降低混合熔体温度，得到复合材料半固态浆料；

(4)复合材料坯料制备：将步骤(3)得到的复合材料半固态浆料置于模具中，进行压铸，冷却脱模后得到复合材料坯料；

(5)复合材料坯料热处理：将步骤(4)得到的复合材料坯料经两阶段升温过程，并保温一段时间后淬火；所述两阶段升温过程包括，将复合材料坯料首先加热至370℃-420℃，保温时间为5-10h，保温结束后继续升温至510℃-530℃，保温1-1.5h；淬火的方式为喷淋或风雾冷却，淬火介质为水或者水雾；

(6)将经步骤(5)得到的复合材料坯料冷却至室温后时效处理，即可得到复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的尺寸为5-15μm。

3.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨的工艺条件包括：采用的球磨球与陶瓷颗粒粉的球料比为1～2:10，转速为90-120转/min，球磨时间为5-15min。

4.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用的铝合金原料包括：Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Mg锭以及纯铝锭，所述纯铝锭的纯度为99.7％；将Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-Ti中间合金及纯铝锭同时放入坩埚中，设置加热温度为715～735℃，持续加热至坩埚中固体完全融化为液体时，将Mg锭加入，保温直至Mg锭完全熔于合金液后备用。

5.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述步骤(3)半固态浆料制备：机械搅拌熔融合金液1-2min后开始向熔融合金液中添加粉末A，机械搅拌速度为35-45转/min，粉末A的添加速度为30-60g/s，粉末A添加完毕后继续搅拌10-15min；除气采用的介质为氩气，氩气纯度≥99.99％，除气时间为5-10min；除气结束后继续搅拌，机械搅拌速度为15-25转/min，同步控制坩埚冷却速度为3-5℃/min，温度降低至618℃-634℃区间时，继续机械搅拌5-10min，随后进行反向搅拌，时间为5-10min，搅拌速度为15-25转/min。

6.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中压铸工艺过程，模具预热温度为600℃-610℃，施加压力为5-12MPa，压力保持时间为15-25min。

7.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料的半固态制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中时效处理过程：时效温度为185℃-210℃，时效时间为6-9h。