[发明专利]一种高强度、高模量原位铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高强度、高模量原位铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)氟盐的准备：将反应所需的氟盐在干燥箱中烘干去除结晶水，随炉冷却后研磨并按比例称量，用铝箔包覆待用；

(2)原位微/纳米颗粒强化：将纯铝在中频坩埚式感应炉中进行熔炼，待温度升至反应温度后，将步骤(1)中已备好的氟盐放入坩埚中，并用石墨棒搅拌均匀，随后在电磁场作用下反应一定的时间，在基体中得到微/纳米TiB₂和ZrB₂颗粒，对获得的复合材料熔体进行精炼、除渣、除气，获得复合材料熔体并静置待用；

(3)合金化：对步骤(2)所得的复合材料进行合金化。即依次向熔体内加入纯Zn，纯Cu，Al-Zr，Al-Mn，Al-Er和Al-Y中间合金，在电磁场作用下反应一定的时间，随后对熔体再次进行精炼、除渣、除气；随后将纯Mg加入熔体中，在一定的温度下反应一定时间，随后待温度降低到一定程度后在预热的铜模中浇注；

(4)均匀化处理：对步骤(3)制得的复合材料铸锭冷却后，进行均匀化处理，以此来消除组织偏析；

(5)变形加工处理：为了进一步提升复合材料强度，对步骤(4)得到的复合材料进行变形加工处理；

(6)热处理：将步骤(4)变形加工处理后获得的复合材料进行热处理，使强化相析出，实现复合材料的强化。

2.如权利要求1所述的一种高强度、高模量原位铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氟盐为K₂TiF₆，K₂ZrF₆和KBF₄，烘干温度为200-300℃，时间为90-180min。反应混合盐应采用工业纯级别，在球磨机上研磨得到200目以下的细粉，随后按照质量比K₂TiF₆:K₂ZrF₆:KBF₄:＝43:42:126，称取K₂TiF₆，K₂ZrF₆，KBF₄反应盐，其中KBF₄过量50％。K₂TiF₆，K₂ZrF₆和KBF₄的加入量为铝合金质量的10％-50％。

3.如权利要求1所述的一种高强度、高模量原位铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中氟盐与铝熔体的反应温度为840-880℃，反应时间为20-60min，控制励磁电流170-220A，电磁搅拌频率为5-15Hz，电磁搅拌时间为10-20min；所述的精炼、除渣和除气处理，目的是去除复合熔体中残留的熔渣、杂质和气体，所述的静置温度为750-800℃，静置的时间为1-2min。

4.如权利要求1所述的一种高强度、高模量原位铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的合金化，调整后使复合材料熔体中元素的质量百分比含量分别为Zn:8.0-10.0，Cu:1.2-2.6，Mg:1.8-2.8，Y:0.1-0.3，Er:0.1-0.3，ZrB₂:0-10，TiB₂:0-10,Si≤0.10，Fe≤0.15，Mn≤0.05，Cr≤0.04，其余为Al；加入纯Zn，纯Cu，Al-Zr，Al-Mn，Al-Er和Al-Y中间合金后的反应温度为720-780℃，反应时间为5-10min，电磁搅拌时间为3-5min，搅拌时控制励磁电流170-220A，电磁搅拌频率为5-15Hz；所述的精炼、除渣和除气处理，目的是去除熔体中残留的熔渣、杂质和气体；加入纯Mg后的反应温度为680-700℃，反应时间为3-5min。铜模预热温度为200-250℃，最后的浇注温度为720士10℃。

5.如权利要求1所述的一种高强度、高模量原位铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的均匀化处理参数为：自室温在1-2小时内升温至440-460℃，保温12-24小时，然后随炉冷却至室温。