一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114164354A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111540197.4(22)申请日2021.12.16(71)申请人山西瑞格金属新材料有限公司地址043803山西省运城市闻喜县裴社乡上王村(72)发明人闫国庆林毛古曹畅朱文森支红旗柴海俊范涛刘志刚(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙)14100代理人曹一杰(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C21/00(2006.01)B22F1/145(2022.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法(57)摘要本发明提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，涉及金属基复合材料制备领域。此方法采用将碳化硅颗粒在1100℃保温4h预处理，冷却后进行球磨，将基体材料铝合金在炉内加热至熔化，经过精炼处理、除气处理后在680℃‑700℃加入碳化硅，使用一种新型液态搅拌装置复合搅拌，搅拌完成后升温至720℃‑740℃浇注，得到一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料。该方法可有效提高碳化硅颗粒的分布均匀性，得到缺陷少、力学性能好的碳化硅增强铝基复合材料，且制备方法简单、可操作性强，采用此方法可以有效提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备工艺水平，提升规模化生产效率、降低生产成本及能耗，在工业生产中具有实用价值。CN114164354ACN114164354A权利要求书1/2页1.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其原料包括粒径在5μm‑20μm的工业碳化硅粉、铸造铝合金材料，所述碳化硅粉在所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料中的重量百分比为1%‑30%。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述5μm‑20μm的工业碳化硅粉属于α‑SiC，颜色为绿色或黑色。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其特征在于，所述铸造铝合金材料为以铝硅系合金为主的铸造铝合金。4.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将权利要求1‑3任一项所述的碳化硅粉置于高温箱式炉内加热，温度为1100℃保温4h‑6h后，取出空冷至室温，得到经过预处理的碳化硅粉末；（2）将步骤（1）制得的碳化硅粉末置于行星式球磨机的球罐内，进行球磨，球磨时间30min‑60min；（3）将步骤（2）球磨后的碳化硅粉末置于高温箱式炉内预热，温度为350℃‑450℃保温；（4）将权利要求1‑3任一项所述的铸造铝合金放入坩埚并在电阻炉上加热至760℃‑790℃熔化，在720℃‑760℃，向铝液中加入占复合材料总质量0.4%‑0.8%的铝磷变质剂进行变质处理；（5）在750℃‑790℃，采用喷粉精炼机处理铝合金熔体，加入占复合材料总质量1%‑3%的精炼剂，精炼时间15min‑30min；（6）在760℃‑780℃，采用铝液旋转喷吹除气机处理熔体，时间20min‑40min；（7）降温至680℃‑700℃保温，静置15min‑30min；（8）将液态搅拌装置吊装至电阻炉上方，搅拌叶片部位用燃气火焰喷枪预热至500℃‑600℃；（9）铝液温度控制在670℃‑690℃保温，将搅拌叶片伸入熔体开始搅拌，搅拌速度在700r/min‑900r/min；（10）将步骤（3）预热好的碳化硅粉末加入自动加粉机内，保持匀速进料，加粉时间为15min‑30min；（11）加粉完成后，提高搅拌速度达3000r/min‑5000r/min，搅拌时间5min‑15min；（12）升温至720℃‑740℃，通入氩气除气，除气时间10min‑20min，扒渣，静置10min‑15min；（13）将混有碳化硅颗粒的铝合金液浇注到模具中，凝固后去掉模具，得到碳化硅增强铝基合金复合材料。5.如权利要求4所述的一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述液态搅拌装置，包括一个托盘，托盘上方通过电机支架安装有伺服电机，托盘上还安装有多个吊钩，托盘下方连接有多个连接板，连接板中部之间水平连接有盖子，连接板底部连接有上下两端开口的筒状罩子，罩子侧壁上开有多个孔；伺服电机的传动轴向下穿过托盘和盖子，传动轴位于罩子内的部分安装有多组叶片。6.如权利要求5所述的一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，叶片自上而下两两成对，每个叶片截面形状为直角梯形，其中叶片斜边角度为45°；成对的上下两级叶片反向相对装配，互为镜像。2CN114164354A权利要求书2/2页7.如权利要求5或6所述的一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，搅拌叶片共四级，相邻叶片上下间距均为200mm，叶片直径520mm。3CN11