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(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CN111069761A(43)申请公布日2020.04.28(21)申请号202010015670.6(22)申请日2020.01.07(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号(72)发明人张红霞杨潇闫志峰董鹏程步云王文先段荣(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人赵禛(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/24(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称制备高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料的方法及装置(57)摘要制备高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料的装置及其方法,属于铝基复合材料技术领域,本装置在搅拌摩擦焊机工作平台上固定设置有水槽,水槽上设置有进水口和出水口,夹具安装在水槽中,铝合金板压紧于夹具上。制备方法如下:首先,对铝合金板的待加工表面打磨后冲制盲孔;其次,压实的高熵合金粉末填满盲孔;再次,采用无针搅拌头对盲孔上部进行密封处理;最后,启动冷却水系统,有针搅拌头在水下进行搅拌摩擦加工,打磨、砂光处理制得高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料层。本发明搅拌摩擦加工采用水下冷却加工制备,制得的复合材料晶粒细小,高熵合金颗粒不仅可以均匀分布于铝合金基体中而且有效的减小了高熵合金颗粒与基体的界面反应。CN111069761ACN111069761A权利要求书1/1页1.制备高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料的装置,其特征在于:搅拌摩擦焊装置的工作平台(1)上固定设置有水槽(2),水槽(2)的前侧面上设置有进水口(3),水槽(2)的后侧面上设置有出水口(4),进水口(3)与出水口(4)关于水槽(2)中心对称;夹具安装在水槽(2)中,所述夹具包括垫块(5)、压块(6)和锁紧螺栓,垫块(5)固定安装于水槽(2)中,垫块(5)的前后两端分别设置有压块(6),锁紧螺栓分别设置于垫块(5)的首尾两端,锁紧螺栓将待加工铝合金板(8)压紧于压块(6)与垫块(5)之间。2.采用如权利要求1所述的装置制备高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料的方法,其特征在于包括以下步骤:S1、铝合金板(8)表面预处理若铝合金板(8)的厚度≤5mm,打磨铝合金板(8)任一侧表面作为待加工表面,若铝合金板(8)的厚度为5<厚度≤10mm,分别打磨铝合金板(8)上下两侧表面作为待加工表面,直至待加工表面粗糙度为0.8µm,然后在铝合金板(8)的待加工表面上冲制若干直径为1.5~3mm的盲孔(9),盲孔(9)间距为0.5~1mm,若铝合金板(8)的厚度≤5mm时,盲孔(9)孔底与铝合金板(8)底面之间的距离为0.5mm,若铝合金板(8)的厚度为5<厚度≤10mm,盲孔(9)孔底与铝合金板(8)中心线之间的距离为0.5mm;S2、将粒径为15~53µm的高熵合金粉末填入步骤S1冲制的盲孔(9)中,采用圆柱棒将填入盲孔(9)中的高熵合金粉末压实,圆柱棒与盲孔(9)内壁间隙配合,重复操作本步骤S2多次,直至压实的高熵合金粉末填满盲孔(9);S3、将步骤S2制得的填实高熵合金粉末后的铝合金板(8)装卡在水槽(2)内的夹具上,采用无针搅拌头(11)对待加工表面上盲孔(9)的开口处进行密封处理,无针搅拌头(11)的旋转速度为1000~1400rad/min,行进速度为40~60mm/min,压入量为0.3~0.5mm,倾斜角为0~3°,盲孔(9)开口处制得密封层(10),防止加工过程盲孔(9)内高熵合金粉末逸出;S4、启动冷却水系统,冷却水持续由水槽(2)的进水口(3)流入,然后由出水口(4)排出,冷却水流速为2000~4500L/h,冷却水循环过程中保证铝合金板(8)全部浸没在水中,并且铝合金板(8)的浸没深度不小于20mm;搅拌摩擦焊装置控制有针搅拌头(7),移动至铝合金板(8)待加工面的上方,有针搅拌头(7)在水下进行3~5道次搅拌摩擦加工,每次有针搅拌头(7)行进方向均与前次方向相反,有针搅拌头(7)旋转速度为1000~1400rad/min,行进速度为40~60mm/min,压入量为0.3~0.5mm,倾斜角为0~3°;S5、打磨、砂光处理:有针搅拌头(7)经过3~5道次搅拌摩擦加工后移出加工工位,拧松夹具将制备出的铝基复合板置于钢质平板上,用砂纸打磨周边及加工后的表面,制得高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料层(12)。3.根据权利要求2所述制备高熵合金颗粒增强型细晶铝基复合材料的方法,其特征在于:所述铝合金板(8)的材质为5083Al,所述高熵合金粉末的材质为AlCoCrFeNi高熵合金粉。2CN111069761A说明书1/5页制备高熵合金颗粒增强