專利名稱：鋁合金浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種鋁合金浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇吸波減振復(fù) 合材料及其制備方法及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前屬材料領(lǐng)域中，對材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其制備方法，其特征在于將鋁或鋁 合金板表層采用直流或交流電一步或二步陽極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AAO模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AAO多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，制成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是要求技 術(shù)難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬復(fù)合吸波材料及其制備方法，它涉及 一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬復(fù)合吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是陶瓷晶須表面涂鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200810219444. 9公開了一種顆粒增強(qiáng)阻尼多孔鎳鈦記憶合金基復(fù)合材料的制 備方法。采用梯級粉末燒結(jié)法，將鎳、鈦金屬粉末和調(diào)控材料的硅或氧化鋁顆粒按一定比例 均勻混合后壓制成生坯，硅顆?；蜓趸X顆粒占生坯重量的5 15%，采取梯級加熱方式 一次整體燒結(jié)而制得復(fù)合材料。該材料的缺點(diǎn)是吸波性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種鋁合金浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇 復(fù)合材料，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。本發(fā)明的另一目的是提供鋁合金浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法， 該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋁合金為基體， 在基體上分布著浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物占 復(fù)合材料體積的40-50% ；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Mg為3% 6%，Pb為0.005% 0. 01%，Ta 為 0. 001% 0. 005%, Ga 為 0. 001% 0. 005%，Si 為 0. 5% _1%，其余為 Al ；浮石氧化鐵復(fù)合物為氧化鐵鉆入浮石孔隙內(nèi)，并在孔隙壁面形成一層厚度為 0. 1-10 μ m薄膜；蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物為氧化鐵鋇鉆入蛭石的孔隙中，并在孔隙壁面形成 一層厚度為0. 1-10 μ m薄膜。一種鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 (5-10) (5-20)的比例，加水溶解(加少量水 至溶解即可)，然后放入蛭石，在80°C水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm, 三者混合溶液和蛭石的重量比為(5-10) 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保 溫30min后自然冷卻，然后再放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到蛭石氧 化鐵鋇復(fù)合物；b.浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入浮石，浮石顆粒的尺寸為0. 6-lmm,攪拌以上三種物質(zhì)達(dá) 5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石的重量比為1 1 (1_2)，攪拌結(jié)束后將攪 拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到浮石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和浮石氧化鐵復(fù)合物放入有加熱裝置的底部通真 空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵和浮石氧化鋇復(fù)合物的重量比 為1 (1-2)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50%;開啟加熱裝置，控制溫度 480-520 0C ；d.鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Mg為3% 6%，Pb為0.005% 0.01%， Ta 為 0. 001% 0. 005%, Ga 為 0. 001% 0. 005%, Si 為 0. 5% _1%，其余為 Al 的原料， 在680-720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，鋁合金液體在真空壓力作用下 滲入復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋁合金 基浮石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下本發(fā)明中浮石和蛭石空隙大，易于接納鐵氧體，鐵氧體處于浮石蛭石的空隙中，形 成鐵氧體不會(huì)散落的浮石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合物，因而成為復(fù)合材料吸收電磁波的堅(jiān)實(shí) 的物質(zhì)中心；鐵和鋇氧化物復(fù)合吸波，作用比單一鐵氧體增強(qiáng)。其中鐵氧體或稱氧化鐵為 Fe3O4，鋇氧化體或稱氧化鋇為BaO。鐵氧體處于浮石蛭石的空隙中，不與鋁合金液體接觸，因此不會(huì)造成鋁合金的氧 化；鋁合金中的Si和Pb可促進(jìn)鋁合金與浮石蛭石的界面結(jié)合。鋁合金中的Ta可強(qiáng) 化鋁合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的浮石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合物可提高 鋁合金復(fù)合材料的抗壓性能。這些都能改善鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料的力 學(xué)性能。本發(fā)明的合金性能見表1。浮石蛭石空隙大，易于接納鐵氧體，因此制備中攪拌和加熱時(shí)間均短，生產(chǎn)周期短。復(fù)合材料制備工藝簡便，生產(chǎn)的復(fù)合材料具有一定良好阻尼性能，同時(shí)吸波性能 優(yōu)越，而且生產(chǎn)成本低，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
4四

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的金 相組織。由圖1可以看到在鋁合金基體上分布有浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料。
五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。實(shí)施例一本發(fā)明鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備過程如下a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5 5的比例，加水溶解(加少量水至溶解 即可，也可稱為溶液)，然后放入蛭石，在80°C水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為 0.1-0. 3mm，三者混合溶液和蛭石的重量比為5 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘 箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入560-570°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到 蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；b.浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝 入浮石，浮石顆粒的尺寸為0. 6-8mm，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸 亞鐵銨及浮石的重量比為1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后 自然冷卻便得到浮石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和浮石氧化鐵復(fù)合物放入有加熱裝置的底部通真 空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和浮石氧鐵化復(fù)合物 的重量比為1 1，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50% (由此可以控制復(fù)合 預(yù)制體占復(fù)合材料的體積百分比40-50% )；開啟加熱裝置，控制溫度480-520°C。d.鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Mg為3%，Pb為0.005%，Ta為0.001%， Ga為0. 001%, Si為0. 5%，其余為Al的原料，在680_720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體 澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，鋁合金液體在真空壓力作用下 滲入復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋁合金 基浮石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料。實(shí)施例二蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物準(zhǔn)備溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1 10 20，蛭石顆粒的尺寸為0. 5mm，溶液和蛭石的重量比為10 1 ；浮石氧化鐵復(fù)合物準(zhǔn)備溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石的重量比為 1:1: 2，浮石顆粒的尺寸為Imm;復(fù)合物預(yù)制體準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和浮石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1 2 ；控制復(fù) 合預(yù)制體占復(fù)合材料的體積百分比為50% ；
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鋁合金基體成分的重量百分含量為Mg為6 %，Pb為0. 01 %，Ta為0. 005 %，Ga為 0. 005%, Si 為 1%，其余為 Al。實(shí)施例三蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1:7: 10，蛭石顆粒的尺寸為0.3mm，溶液和蛭石的重量比為7 1 ；浮石氧化鐵復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石的重量比為 1:1: 1.5，浮石顆粒的尺寸為0. 6-lmm;復(fù)合物預(yù)制體準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和浮石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1 1. 5 ；控制 復(fù)合物預(yù)制的占復(fù)合材料的體積百分比為40% ；鋁合金液的重量百分含量為Mg為4 %，Pb為0.008 %，Ta為0.003 %，Ga為 0. 003%, Si 為 0. 5% _1%，其余為 Al。實(shí)施例四(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1:4: 4，蛭石顆粒的尺寸為0.05mm，溶液和蛭石的重量比為4 1 ；浮石氧化鐵復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石的重量比為 1:1: 0.8，浮石顆粒的尺寸為0.5mm;復(fù)合物預(yù)制體準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和浮石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1 0. 8 ；浮石 氧化鐵蛭石氧化鋇占復(fù)合材料的體積百分比為40-50% ；鋁合金液各成分的重量百分含量為Mg為2 %，Pb為0. 04%，Ta為0. 0009 %，Ga為 0. 0009%, Si 為 0. 2%，其余為 Al。實(shí)施例五(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸的重量比為 1 11 21，蛭石顆粒的尺寸為0.6mm，溶液和蛭石的重量比為11 1 ；浮石氧化鐵復(fù)合物準(zhǔn)備所用溶液中氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石的重量比為 1:1: 2. 1，浮石顆粒的尺寸為1. Imm;復(fù)合物預(yù)制體準(zhǔn)備蛭石氧化鐵鋇和浮石氧化鐵復(fù)合物的重量比為1 2. 1 ；復(fù)合 物預(yù)制體占復(fù)合材料的體積百分比為40-50% ；鋁合金液成分的重量百分含量為Mg為7%，Pb為0.02%，Ta為0.006%，Ga為 0. 006%, Si 為 1. 2%，其余為 Al。下表為不同成份與配比的合金性能對照表表 1
權(quán)利要求
一種鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋁合金為基體，在基體上分布著浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物二者占復(fù)合材料體積的40 50％；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Mg為3％～6％，Pb為0.005％～0.01％，Ta為0.001％～0.005％，Ga為0.001％～0.005％，Si為0.5％ 1％，其余為Al。
2.—種鋁合金基浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括 以下步驟a.蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 (5-10) (5-20)的比例，加水溶解，然后放入蛭石， 在80°C水浴中攪拌10-20min，蛭石顆粒的尺寸為0. 1-0. 5mm，三者混合溶液和蛭石的重量 比為(5-10) 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后 再放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；b.浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝入浮 石，浮石顆粒的尺寸為0. 6-lmm，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸亞鐵 銨及浮石的重量比為1 1 (1-2)，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后 自然冷卻便得到浮石氧化鐵復(fù)合物；c.然后將蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物和浮石氧化鐵復(fù)合物放入有加熱裝置的底部通真空系 統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，蛭石氧化鐵和浮石氧化鋇復(fù)合物的重量比為 1 (1-2)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的40-50%;開啟模具加熱裝置，控制溫 ^ 480-520 0C ；d.鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Mg為3% 6%，Pb為0.005% 0.01%，Ta 為 0. 001% 0. 005%, Ga 為 0. 001% 0. 005%, Si 為 0. 5% _1%，其余為 Al 的原料，在 680-720°C溫度下熔化成合金液；e.開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對真空度為_30Kpa，將上述合金液體澆入 鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，鋁合金液體在真空壓力作用下滲入 復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固，形成鋁合金基浮 石氧化鐵蛭石氧化鋇復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金浮石氧化鐵蛭石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該復(fù)合材料以鋁合金為基體，在基體上分布著浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物；浮石氧化鐵和蛭石氧化鐵鋇復(fù)合物占復(fù)合材料體積的40-50％；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Mg為3％～6％，Pb為0.005％～0.01％，Ta為0.001％～0.005％，Ga為0.001％～0.005％，Si為0.5％-1％，其余為Al。
文檔編號C22C32/00GK101942594SQ20101022033
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者易亮, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)