颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法.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CN112410598A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011073867.1C22C29/12(2006.01)(22)申请日2020.10.09C22C29/14(2006.01)C22C21/00(2006.01)(71)申请人中国科学院金属研究所C22C32/00(2006.01)地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路B22F1/00(2006.01)72号B22F3/14(2006.01)(72)发明人王全兆马宗义王东肖伯律倪丁瑞(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C29/00(2006.01)C22C29/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法(57)摘要本发明涉及一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于，将陶瓷颗粒和铝基体粉末混合均匀后装入金属包套内封焊，并焊接抽气管；将装有混合粉末的包套放入模具内，装入普通空气电炉加热，并采用真空抽气装置在炉外对抽气管进行抽气；待除气和加热保温完毕后，将装有混合粉末及包套的模具移至压机下热压复合；模具冷却后，从模具内取出坯锭，去除包套，获得大尺寸复合材料坯锭，制备所得坯锭直径Φ400mm～Φ2000mm。采用该方法可解决现有传统粉末冶金法依赖昂贵真空热压炉或热等静压炉且无法制备特大尺寸复合材料坯锭的限制。制备出的复合材料可进行锻造、挤压和轧制等变形加工，也可直接切割加工目标零件。CN112410598ACN112410598A权利要求书1/1页1.一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将陶瓷颗粒和铝基体粉末混合均匀后装入金属包套内振实，无需冷压，采用氩弧焊接封焊，并焊接抽气管；(2)将装有混合粉末的金属包套放入钢模具内，装入电阻炉加热，并采用真空抽气装置在炉外对抽气管进行抽气；(3)待除气和加热保温完毕后，将装有混合粉末及包套的钢模具移至压机下进行热压复合；(4)模具冷却后，从模具内取出坯锭，机加工去除包套，获得大尺寸复合材料坯锭。2.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述陶瓷颗粒为SiC、B4C、Al2O3、Si、WC、TiB2之一种或多种，颗粒体积含量为0～75％；所述铝基体粉末为纯铝或铝合金；陶瓷颗粒与铝基体粉末采用普通机械混合或球磨混合均匀。3.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述金属包套壁厚为3～10mm；抽气管与包套为同类材质，管内径不小于10mm。4.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤(2)中，厚壁钢模具由H13模具钢制成，为圆筒状，并配上下压头，模具壁厚及上下压头厚度不小于40mm，模具内径比包套外径大5～10mm；将装有包套的模具和压头装入电阻炉中进行加热，升温速度10～100℃/小时，最终在550～650℃保温3～20小时，包套内真空优于100Pa。5.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将模具移入压机操作台，采用20～150MPa压力进行热压复合，保压时间2～20分钟。6.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤(4)中，加工得到的坯锭直径为400～2000mm。7.按照权利要求1所述颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法，其特征在于：所述包套采用纯铝或铁制成。2CN112410598A说明书1/5页颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法技术领域[0001]本发明属于铝基复合材料制备领域，具体提供一种颗粒增强铝基复合材料大尺寸坯锭的粉末冶金制备方法。制备所得材料可进行锻造加工、热挤压等，也可直接切割。该材料可用于航天、航空、电子、核电等领域。背景技术[0002]颗粒增强铝基复合材料是将陶瓷颗粒加入到铝基体中形成的一种复合材料。通过控制增强相种类、数量和尺寸，可使铝基复合材料具有优异的力学或物理性能，特别是热膨胀系数与杨氏模量。根据增强颗粒加入量的不同，可将铝基复合材料分为中低体分、中体分与高体分复合材料，分别用于承载结构、精密仪器结构、光机结构件、热管理器件等，目前主要应用于航空航天、电子、核电、地面交通等领域。中低体分复合材料因具有良好塑性与刚度匹配、良好疲劳性能等，在航空、航天、轨道交