[发明专利]采用液态硅聚合物强化铍铝合金的制备方法和铍铝合金

说明书

本发明给出了一种采用液态硅聚合物强化铍铝合金的制备方法，包括：步步骤一、将铍颗粒、铝颗粒和液态硅聚合物混合后压实并置于真空中频感应炉中；步骤二、加热升温至400～1000℃后充入氨气反应气体并进行保温，得到含硅陶瓷相后充入保护气体；步骤三、继续升温至1250～1320℃后熔炼并搅拌均匀；步骤四、在氩气保护下，对熔炼液进行精炼并静置直至降温至1200～1300℃后浇铸到陶瓷模壳内冷却。本发明还给出了一种铍铝合金。本发明能够阻碍晶界滑移，抑制铍铝合金体系晶粒生长，强化铍铝合金的力学性能。

技术领域

本发明属于铝合金材料冶金技术领域，具体涉及一种采用液态硅聚合物强化铍铝合金的制备方法和铍铝合金。

背景技术

铍铝合金(Be含量55～62wt％)具有质量轻、比刚度高、比强度高、热稳定性好、高韧性、抗腐蚀及易加工等优良特性，在航空航天工业、计算机制造业、汽车加工业中得到重要应用。但由于铍、铝元素的熔点差异较大、互溶度较低，导致其凝固温度范围较宽，使得其微观结构具有颗粒增强铝基复合材料的特点，既高强度颗粒铍相为增强相(通常晶粒尺寸在100微米左右)弥散地分布在基体铝相中，当受到外载荷作用时，由于合金中两相的弹性模量差异，应力主要集中在颗粒Be相上，而应变则主要分布在基体Al相上，因此，铍铝合金存在韧性-强度倒置的关系，基体和增强体的尺寸对合金的性能有着重要的影响。在相同工艺条件下，基体颗粒尺寸与增强体体积分数一定时，依据Hall-Petch公式合金的力学强度会随着晶粒尺寸的减小出现先增加后减小。但晶粒减小、单位体积内晶界数量增多导致合金体系的自由能增加，使得体系的合金的微观结构不稳定，随着工艺温度的升高，晶粒生长率迅速提高，以减小体系自由能。因此，控制晶粒长大、增强铍铝合金中基体相与增强相的晶粒匹配度是实现铍铝合金强化的重要途径。

现有的细晶合金强化主要通过如下两种途径：一种是快冷工艺产生细晶，实现合金组织强化。另一种是在合金组织中添加固态细晶材料，如氧化锆、氮化硅、碳化硅和氧化铝等，取得了良好的强化效果。但后者在添加固态细晶材料时，如何处理细晶材料由于比表面积大而产生的团聚和吸附问题，是实现强化的关键。通常，借助超声辅助铸造工艺、搅拌摩擦焊工艺、和机械球磨结合热压/二次加工等工艺。增加了合金制备成本和制备周期。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种采用液态硅聚合物强化铍铝合金的制备方法，该制备方法能够阻碍晶界滑移，抑制铍铝合金体系晶粒生长，强化铍铝合金的力学性能。

本发明的目的之二，在于提供一种铍铝合金。

为了达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案实现：

一种采用液态硅聚合物强化铍铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将铍颗粒、铝颗粒和液态硅聚合物混合后压实并置于真空中频感应炉中；

步骤二、加热升温至400～1000℃后充入氨气反应气体并进行保温，得到含硅陶瓷相后充入保护气体；

步骤三、继续升温至1250～1320℃后熔炼并搅拌均匀；

步骤四、在氩气保护下，对熔炼液进行精炼并静置直至降温至1200～1300℃后浇铸到陶瓷模壳内冷却。

本发明通过铍颗粒、铝颗粒和液态硅聚合物于400～1000℃下与氨气反应气体发生反应，得到含硅陶瓷相继续升温至1250～1320℃，使得高熔点铍颗粒完全熔化后，得到铍、铝金属液与含硅陶瓷的混合液，保证了精炼后得到的铍铝合金中铍相和铝相界面处分布有含硅陶瓷，从而阻碍了晶界滑移，抑制了铍铝合金体系晶粒生长，起到强化细晶、钉扎位错运动和增强合金抵抗变形的作用，强化了铍铝合金的力学性能。

进一步的，步骤一中，所述铍颗粒的重量为所述铍颗粒、铝颗粒和液态硅聚合物的混合物重量的55～62wt％；

所述液态硅聚合物的重量小于等于所述铍颗粒、铝颗粒和液态硅聚合物的混合物重量的4％；