专利名称：原位颗粒增强耐高温铝基复合材料的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及的是一种材料技术领域的复合材料，特别是一种原位颗粒增强耐高温铝基复合材料。
背景技术：
铝基复合材料具有高的比强度、比刚度和比模量，在航天、航空、国防和电子工业等领域有着广泛的应用。外加颗粒制备的铝基复合材料，存在着增强颗粒与基体浸润性差，界面反应难以控制，增强颗粒分布不均匀等缺陷，影响了铝基复合材料的性能。在航空、航天、汽车等工业领域中，铝合金由于其高的比强度、比模量以及较好的热性能等得到了广泛的应用，然而，由于铝合金的高温力学性能较低，在要求具有一定工作温度的环境下，铝合金的应用极大的受限。
经对现有技术的文献检索发现，吴晶，李文芳，蒙继龙发表在《华南理工大学学报》2003，31(2)62-65上的“硅酸铝短纤维/ZL109复合材料的机械性能”，该文制备了硅酸铝短纤维增强ZL109基复合材料，该类复合材料的高温性能较基体有所提高，但是并不是很明显；而且硅酸铝短纤维体积分数为10％时，复合材料的高温性能提高很少，200℃时，仅仅提高13％，其用压力浸渗的方法制备，颗粒需要预先制备，工艺较复杂，成本高；由于硅酸铝短纤维是外加的，纤维与基体之间的界面相容性不是很好；硅酸铝短纤维增强/ZL109复合材料不具备重熔性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，使其在高温下具有较高抗拉强度并具有较好的塑性，制备工艺相对简单，成本低。
本发明使通过以下技术方案实现的，本发明原位颗粒增强耐高温铝基复合材料的组分重量百分比成为11～13％Si，0.5～1.5％Mg，0.8～1.3％Cu、0.8～1.5％Ni，1～20％TiB2，余量为Al。将KFB4，KTiF6混合反应盐在一定温度下，以一定的比例加入铝合金熔体中，进行搅拌，然后清除反应副产物，加入其它合金元素，除杂，真空静置，低压铸造成形，制成耐高温的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料。
本发明原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，TiB2增强颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状为六方形或长方体。TiB2增强颗粒均匀分布在基体中，TiB2增强颗粒与基体界面干净，无界面反应。
原位TiB2颗粒增强的ZL109基复合材料的高温性能大大高于SiC颗粒增强的ZL109基复合材料，同时保持着优异的耐磨性能，并且该材料不但可以采用挤压铸造成形，还可以用低压铸造，差压铸造和真空吸铸等方法成形，团聚和沉降问题可以得到控制，成形容易，制造成本大大降低。该材料的颗粒是在熔体中原位反应生成的，颗粒稳定性非常好，又因为TiB2颗粒界面与基体相容性非常好，使得该材料可以多次重熔使用。
本发明由于采用的是接近共晶成分的Al-Si合金，凝固范围较窄，TiB2增强颗粒易于在基体中均匀分布，由于基体的热膨胀系数要比增强相的热膨胀系数大许多，因而在制备和热处理过程中均可在基体材料中形成高密度位错，晶内和晶界的位错都会对滑移产生阻碍，产生强化用。在高温时，由于这种原位自生的颗粒与基体的结合非常好，TiB2增强颗粒的稳定性很好，不发生界面反应，因此高温性能明显优于外加颗粒增强的铝基复合材料。
本发明TiB2增强颗粒耐高温铝基复合材料的模量范围为74～108GPa，其室温抗拉强度为345～413MPa，200℃抗拉强度为215～295MPa，300℃抗拉强度为79～149MPa，该类复合材料可用于汽车活塞的环套部分和焊接机器人的运动部件。且制备工艺相对简单，成本低。耐高温铝基复合材料在汽车领域，航天航空领域均具有广泛的应用前景。
具体实施例方式
下面通过实施例说明本发明。
实施例1原位颗粒增强耐高温铝基复合材料组分重量百分比11％Si、0.5％Mg、0.8％Cu、0.8％Ni、1％TiB2，其余为Al。
复合材料的制备工艺包括将铝合金在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Mg、Al-Ni和A1-Cu，真空静置，扒渣，然后低压成形。
复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。该材料T6态的力学性能25℃ σb＝345MPa，σ0.2＝284MPa，δ＝1.9％，E＝76GPa，200℃σb＝277MPa，σ0.2＝215MPa，δ＝2.6％，E＝76GPa，300℃σb＝159MPa，σ0.2＝79MPa， δ＝6.8％，E＝74GPa。
实施例2原位颗粒增强耐高温铝基复合材料组分重量百分比13％Si、1.5％Mg、1.3％Cu、1.5％Ni、20％TiB2，其余为Al。
复合材料的制备工艺包括将铝合金在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Mg、Al-Ni和Al-Cu，真空静置，扒渣，然后低压成形。
复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。该材料T6态的力学性能25℃ σb＝401MPa，σ0.2＝364MPa，δ＝0.9％，E＝108GPa，200℃σb＝367MPa，σ0.2＝295MPa，δ＝1.6％，E＝105GPa，300℃σb＝241MPa，σ0.2＝139MPa，δ＝4.0％，E＝104GPa。
实施例3原位颗粒增强耐高温铝基复合材料组分重量百分比12％Si、1.0％Mg、1.0％Cu、1.0％Ni、10％TiB2，其余为Al。
复合材料的制备工艺包括将铝合金在坩锅中熔化，将KFB4、KTiF6反应盐加入到熔体中并搅拌，取出副产物，加入Mg、Al-Ni和Al-Cu，真空静置，扒渣，然后低压成形。
复合材料中TiB2颗粒的尺寸在25～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体，颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。该材料T6态的力学性能25℃ σb＝413MPa，σ0.2＝389MPa，δ＝1.3％，E＝94.8GPa，200℃σb＝377MPa，σ0.2＝287MPa，δ＝1.8％，E＝95.0GPa，300℃σb＝258MPa，σ0.2＝149MPa，δ＝5.0％，E＝93.3GPa。
权利要求
1.一种原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其特征在于组分重量百分比为11～13％Si，0.5～1.5％Mg，0.8～1.3％Cu、0.8～1.5％Ni，1～20％TiB2，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其特征是，组分重量百分比为12％Si、1.0％Mg、1.0％Cu、1.0％Ni、10％TiB2，其余为Al。
3.根据权利要求1或者2所述的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其特征是，TiB2颗粒的尺寸在50～250nm，颗粒形状主要为六方形和长方体。
4.根据权利要求1或者2所述的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其特征是，其室温抗拉强度为215～295MPa，200℃抗拉强度为215～295MPa，300℃抗拉强度为79～149MPa，模量范围74～108GPa。
5.根据权利要求1或者2所述的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其特征是，原位反应生成的TiB2增强颗粒均匀分布在基体中，TiB2与基体界面干净，无界面反应，结合良好。
全文摘要
一种材料技术领域的原位颗粒增强耐高温铝基复合材料，其组分重量百分比为11～13％Si，0.5～1.5％Mg，0.8～1.3％Cu、0.8～1.5％Ni，1～20％TiB
文档编号C22C21/02GK1740362SQ20051002988
公开日2006年3月1日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日
发明者易宏展, 王浩伟, 马乃恒, 李险峰, 张亦杰 申请人:上海交通大学