專利名稱：鋁合金蛭石浮石氧化鐵復(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，涉及一種鋁合金蛭石浮石氧化鐵復(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(duì)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(jí)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(jí)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(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種鋁合金蛭石浮石氧化鐵吸波減振 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蛭石浮石氧化鐵吸波減振復(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)的一種鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋁合金為基體，在基體上 分布著蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，復(fù)合物的顆粒為0. 5-lmm ；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Ti為0. 3% 0. 8%，Th為0. 01% 0. 05%，Si 為 0. 5% -1%，其余為 Al ；該鈦纖維各成份的重量百分含Cu為0. 003% -0. 09%，Sm為0. 003% -0. 09%，其 余為Ti ；蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物為氧化鐵鉆入蛭石和浮石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一 層厚度為0. 1-10 μ m薄膜。本發(fā)明鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備方法，它包括以下步驟
a.蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先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)，再裝入蛭石和浮石，浮石顆粒的尺 寸為0. 5-lmm，蛭石顆粒的尺寸為0. 05-0. 3mm，蛭石和浮石的重量比為(0. 01-0. 1) 1，攪 拌以上物質(zhì)達(dá)2-7min，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為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后自然冷卻便得到蛭石浮石氧化鐵復(fù)合 物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 003%-0. 09%，Sm為0. 003%-0. 09%， 其余為Ti進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液；升液管下部 套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面 抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鈦纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn) 輪。)合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪凸緣將合 金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，鈦纖維的直徑為10-45μπι; 轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c.然后將(截取)長徑比為7 1的鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵 復(fù)合物重量比為2%,(刪開啟水冷系統(tǒng)，控制進(jìn)水溫度為20-30°C，)控制復(fù)合物預(yù)制體 占金屬模具空腔體積的45-55% ；d.鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Ti為0.3% 0.8%，Th為0.01% 0. 05%，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(duì)真空度為_30Kpa，將上述鋁合金液 體澆入鋼制模具空腔內(nèi)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，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝固而形成鋁合金基蛭石浮石氧化鐵 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)明中蛭石、浮石空隙大，易于接納氧化鐵，氧化鐵處于蛭石浮石的空隙中，形 成氧化鐵不會(huì)散落的蛭石浮石氧化鐵復(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；浮石空隙比蛭石大，浮石取較多的氧化鐵，而蛭石取較少的氧化鐵，因此蛭石和浮石 組合具有較大的電磁波吸收范圍。其氧化鐵為Fe304。蛭石和浮石尺寸不同便于相間分布，利于鋁合金的浸滲。氧化鐵處于蛭石浮石的空隙中，不于鋁合金液體接觸，因此不會(huì)造成鋁合金的氧 化；鋁合金中的Si可促進(jìn)鋁合金與蛭石浮石的界面結(jié)合。鋁合金中的Ti和Th可減 小鋁合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的蛭石浮石氧化鐵復(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蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料的力學(xué)性能。鈦纖維的作用是提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。本發(fā)明的合金性能見表1。蛭石浮石空隙大，易于接納氧化鐵，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)。
四

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(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蛭石浮石氧化鐵復(fù)合體。
五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對(duì)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)明鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備過程如下a蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先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)，再裝入蛭石和浮石，浮石顆粒的尺寸 為0.5mm，蛭石顆粒的尺寸為0.05mm，蛭石和浮石的重量比為0.01 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá) 2-7min，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌物 置于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物；b鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 003% -0. 09%，Sm為0. 003% -0. 09%, 其余為Ti進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液；升液管下部 套裝有柱塞，柱塞在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面 抬高，從而便于轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形成鈦纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn) 輪。合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪凸緣將合 金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，鈦纖維的直徑為10-45μπι; 轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c然后將(截取)長徑比為7 1的鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵 復(fù)合物重量比為2%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55% (由此可控制復(fù)合 物預(yù)制體占復(fù)合材料的體積百分比)；d鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量Ti為0.3%，Th為0.01%，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(duì)真空度為-30Kpa，將模具加熱到 480°C，將上述鋁合金液體澆入鋼制模具空腔內(nèi)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，合金液體模具內(nèi)冷卻凝固而形成鋁合 金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料。實(shí)施例二 制備蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物時(shí)，蛭石和浮石的重量比為0.1 1;氯化鐵、硫酸亞 鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為1 1 2，浮石顆粒的尺寸為1mm，蛭石顆粒的尺寸為 0. 3mm,鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 09%，Sm為0. 03%，其余為Ti進(jìn)行配料，復(fù)合預(yù)制體準(zhǔn)備時(shí)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45% ；
鋁合金液的準(zhǔn)備各成分按重量百分含量Ti為0. 8 %，Th為0. 05 %，Si為1 %，其 余為Al進(jìn)行配料；制備過程同實(shí)施例一。實(shí)施例三制備蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物時(shí)，蛭石和浮石的重量比為0.05 1;氯化鐵、硫酸亞 鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為1 1 1.5，浮石顆粒的尺寸為0.7mm，蛭石顆粒的尺 寸為 0. 07mm,鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 003% -0. 09%，Sm為0. 003% -0. 09%，其 余為Ti進(jìn)行配料；復(fù)合預(yù)制體準(zhǔn)備時(shí)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的55% ；鋁合金的準(zhǔn)備各成分按重量百分含量Ti為0. 5%，Th為0. 03%，Si為0. 6%，其 余為Al進(jìn)行配料；制備過程同實(shí)施例一。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)制備蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物時(shí)，蛭石和浮石的重量比為0.008 1;氯化鐵、硫酸 亞鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為1 1 0.8，浮石顆粒的尺寸為0.4mm，蛭石顆粒的 尺寸為0. 04mm,鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 001%, Sm為0. 12%，其余為Ti進(jìn)行配料；復(fù)合預(yù)制體準(zhǔn)備時(shí)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的55% ；鋁合金液的準(zhǔn)備各成分按重量百分含量Ti為0. 2%，Th為0. 009，Si為0. 4%， 其余為Al進(jìn)行配料；制備過程同實(shí)施例一。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)制備蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物時(shí)，蛭石和浮石的重量比為0.02 1，氯化鐵、硫酸亞 鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為1 1 2. 1，浮石顆粒的尺寸為1.2mm，蛭石顆粒的尺 寸為0. 4mm ；鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0. 1 %，Sm為0. 12%，其余為Ti進(jìn)行配料；復(fù)合預(yù)制體準(zhǔn)備時(shí)，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45% ；鋁合金液的準(zhǔn)備各成分重量百分含量按Ti為0. 9%，Th為0. 06%，Si為1. 2%， 其余為Al進(jìn)行配料；制備過程同實(shí)施例一。下表為不同成份與配比的合金性能對(duì)照表表 1
權(quán)利要求
一種鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鋁合金為基體，在基體上分布著蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物的顆粒為0.5 1mm；蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維二者占復(fù)合材料的體積百分比為45 55％；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Ti為0.3％～0.8％，Th為0.01％～0.05％，Si為0.5％ 1％，其余為Al；該鈦纖維各成份的重量百分含Cu為0.003％ 0.09％，Sm為0.003％ 0.09％，其余為Ti。
2.—種鋁合金基蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a.蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物的準(zhǔn)備先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，再裝入蛭石和浮石，浮石顆粒的尺寸為0. 5-lmm，蛭石顆粒的尺寸 為0.05-0. 3mm，蛭石和浮石的重量比為(0.01-0. 1) 1，攪拌以上物質(zhì)達(dá)2_7min，氯化鐵、 硫酸亞鐵銨及蛭石浮石混合物的重量比為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后自然冷卻便得到蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物；b.鈦纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Cu為0.003%-0. 09%, Sm為0.003% -0.09%，其 余為Ti進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成鐵合金液，熔化溫度位 1760-1790°C ；合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 凸緣將合金液拽出，形成合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，鈦纖維的直徑為 10-45 μ m ；轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c.然后將長徑比為7 1的鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵復(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，鈦纖維和蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物重量比 為2%，控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55%;開啟模具加熱裝置，控制加熱溫 ^ 470-520 0C ；d.鋁合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Ti為0.3% 0. 8%，Th為0. 01% 0. 05%， 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(duì)真空度為_30Kpa，將上述鋁合金液體澆 入鋼制模具空腔內(nèi)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)冷卻凝固而形成鋁合金基 蛭石浮石氧化鐵復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金蛭石浮石氧化鐵復(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，在基體上分布著蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維，復(fù)合物的顆粒為0.5-1mm；蛭石浮石氧化鐵復(fù)合物和鈦纖維占復(fù)合材料的體積百分比為45-55％；復(fù)合物的顆粒為0.5-1mm；該鋁合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Ti為0.3％～0.8％，Th為0.01％～0.05％，Si為0.5％-1％，其余為Al；該鈦纖維各成份的重量百分含Cu為0.003％-0.09％，Sm為0.003％-0.09％，其余為Ti。
文檔編號(hào)C22C21/00GK101942623SQ20101022034
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者李鵬, 王玲, 趙浩峰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)