原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法及复合材料.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115383129A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202210983297.2C22F1/04(2006.01)(22)申请日2022.08.16B22F10/38(2021.01)B33Y80/00(2015.01)(71)申请人燕山大学B33Y70/00(2020.01)地址066004河北省秦皇岛市河北大街西B23K20/12(2006.01)段438号B23K20/26(2006.01)(72)发明人于辉曾林岳恒全刘栋李伟B23P15/00(2006.01)李松松(74)专利代理机构北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)11474专利代理师刘翠芹(51)Int.Cl.B22F10/00(2021.01)B22F10/64(2021.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y40/20(2020.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法及复合材料(57)摘要本发明提供了一种原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法及其复合材料，其包括：S1、选用两块相同的铝合金板材作为基体并加工盲孔；S2、将金属粉末填入步骤S1中基体盲孔中并压实，进行往返多道次搅拌摩擦加工；S3、得到两块金属粉末含量不同的增材原始复合材料；S4、利用搅拌摩擦增材制造获得增材成形件即原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料；S5、热处理。通过本发明的方法制备出的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料，显著增加了铝合金基体中原位合成的金属间化合物含量，并有效改善了其内部颗粒团聚现象，在增强铝合金基体的同时实现了材料微观组织结构及力学性能的层间梯度变化。CN115383129ACN115383129A权利要求书1/1页1.一种原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：S1、选用两块相同的铝合金板材作为基体，在每一块基体上均加工两排交错分布且与中心线距离相等的盲孔，其中，两块基体的盲孔总体积占各自基体体积的百分比具有差异；S2、将能与铝合金基体发生原位反应的金属粉末填入步骤S1基体盲孔中并压实，利用材质和规格均与基体相同的铝合金薄板覆盖所述盲孔，并沿着中心线进行往返多道次搅拌摩擦加工；S3、铣去步骤S2中所述已加工好板材的盖板和盲孔下方未填入金属粉末的部分，得到两块金属粉末含量不同的增材原始复合材料；S4、利用搅拌摩擦增材制造的方式将步骤S3中得到的两块金属粉末含量不同的增材原始复合材料进行叠加，获得增材成形件即原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料；S5、对步骤S4得到的增材成形件进行热处理，得到增强相颗粒分布均匀且原位合成的金属间化合物含量增加的铝基梯度复合材料。2.根据权利要求1所述的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：步骤S1中改变所述的盲孔总体积占基体体积的百分比通过固定盲孔深度h，并改变盲孔直径D、盲孔与中心线距离a以及沿中心线方向的孔间距b实现，盲孔直径D、盲孔与中心线距离a以及沿中心线方向的孔间距b之间呈线性相关。3.根据权利要求1所述的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：步骤S3中所述利用机械加工的方法铣去已加工好板材的盖板和盲孔下方未填入粉末的部分。4.根据权利要求1所述的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：加工盲孔前利用机械打磨、酸洗或碱洗对铝合金表面进行清洁处理。5.根据权利要求1所述的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：步骤S2中多道次为四道次。6.根据权利要求1所述的原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法，其特征在于：步骤S2中搅拌装置包括搅拌针、轴肩和夹持端，搅拌针和轴肩与所述夹持端之间为可拆卸连接。7.一种原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料，其特征在于：其通过权利要求1所述的制备方法制备得到。2CN115383129A说明书1/7页原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法及复合材料技术领域[0001]本发明涉及金属基复合材料制备领域，具体地涉及一种原位合成金属间化合物增强铝基梯度复合材料制备方法及复合材料。背景技术[0002]随着航空航天领域的快速发展，铝合金材料面临的服役环境日益复杂化，传统单一结构材料已无法同时满足轻量化、高强度和高硬度的要求，铝基复合材料应运而生。金属间化合物颗粒凭借其高强度、高硬度的特点而成为铝合金基体的理想增强体，其在铝合金基体中均匀分布能够产生弥散强化作用。在过去几十年里，铝基复合主要为均质复合材料，然而其在长期的实际使用过程中逐渐表现出一定局限性，例如，用均质铝基复合材