一种碳化钛颗粒增强铝-铜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*CN103031462A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103031462A(43)申请公布日2013.04.10(21)申请号201210583353.X(22)申请日2012.12.28(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人刘相法王涛李鹏廷聂金凤(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人王绪银(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法(57)摘要本发明属金属材料领域，涉及一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。该方法是将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至800-1000℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5-10min，然后向该熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应5-30min，再精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。该产品适用于在高温条件下工作及对力学性能要求高的结构部件。本发明工艺方法采用常规熔炼设备，无污染，成本低，操作简便，适合于规模化工业生产。CN103462ACN103031462A权利要求书1/1页1.一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：1)首先按以下质量百分比准备好所需原料：10.00%-30.00%的铝-碳化铝合金，10.00%-40.00%的铝-钛合金，0.50%-15.00%的电解铜，0.10%-2.00%的稀土铈，余为纯铝；2)将纯铝置于中频感应炉中熔化并加热至800-1000℃后，依次加入经过预热的电解铜及铝-碳化铝合金，并保温5-10min；3)向步骤2所述铝合金熔体中加入铝-钛合金及稀土铈，原位反应5-30min，然后精炼、浇注，即可得到原位生成碳化钛颗粒增强的铝-铜基复合材料。2.根据权利要求1所述一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征是步骤1)中所用铝-碳化铝合金中碳的质量百分含量为1.00-10.00%，碳化铝的粒子尺寸为0.1-3.0μm，碳化铝粒子呈现六角板片状形貌，具有较高的活性；铝-钛合金中钛的质量百分含量为5.00-30.00%。2CN103031462A说明书1/3页一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属金属材料领域，特别涉及一种低温原位生成碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。背景技术[0002]铝-铜合金由于具有良好的综合力学性能，如高的强度、很好的延展性和塑性，良好的高温性能及切削加工性能，因而广泛应用于航空、航天、汽车及机械等行业。而碳化钛颗粒作为一种优良的增强相，则具有高比强度、高耐磨性、高弹性模量、高熔点、低热膨胀系数和热稳定性好等优点。因此若两者结合得到碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料，将同时兼有两者的优点，具有更为广泛的应用前景。[0003]目前国内外针对碳化钛增强铝基复合材料的研究已有较多报道，但采用的方法多是外加法，如申请号为99114272.1的中国专利报道了一种碳化钛增强耐磨铝合金及其制备工艺，即先制备出含有碳化钛粒子的中间合金，再将这种中间合金加入到基体合金中得到耐磨铝合金。这种工艺不仅需要两步完成，因而成本高，而且碳化钛粒子含量不易控制，且热力学性能较差，增强效果不佳。文献[MaterialsScienceandEngineeringA,2010,527:7955-7960]报道了一种原位生成碳化钛增强铝-铜合金的方法，即将钛粉、碳粉以及铝粉混合压块以后，压入到铝-铜合金熔体中，通过自蔓延高温反应可得到含有碳化钛颗粒的铝-铜合金。但这种工艺的制备温度太高，合金氧化严重，同时组织不易控制，难以大规模生产。申请号为02135971.7的中国专利报道了一种氧化铝-碳化钛粒子增强铝基复合材料的制备方法，将含有活性炭、钛粉、氟钛酸钾混合粉末通过CO2、CH4、Ar和O2混合气体吹入铝合金熔体中，通过反应生成增强粒子。但是该方法对设备和工艺要求较高，并且反应过程中会释放出有毒气体，污染环境。发明内容[0004]本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种操作简便、工艺稳定、生产成本低、无污染且适合工业化生产的低温原位生成碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法。[0005]本发明是通过以下方式实现的：[0006]一种碳化钛颗粒增强铝-铜基复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：[0007]1)首先按以下质量百分比准备好所需原料：10.00%-30.00%的铝-碳化铝合金，10.00%-40.00%的铝-钛合金，0.50%-