一種納米氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】一種納米氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，首先將納米氮化鋁、鋁及鎂粉末在異丙醇中球磨處理20～30min，其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為1:2:1～4:12:1，球磨速度為100-150rpm；靜置、去除異丙醇后在200～250℃下烘0.5～1h；將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750～780℃時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體的1～5wt.%的量，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為5-15min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波，超聲頻率20KHZ、功率700～1000W，而后繼續(xù)超聲處理5～20min；將熔體溫度控制在720-740℃，繼續(xù)超聲2～4min，澆入到經(jīng)400～450℃預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻。本發(fā)明工藝成本低、簡(jiǎn)單；安全可靠；操作方便，得到的材料組織中晶粒細(xì)小，且納米氮化鋁增強(qiáng)相分布均勻，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】一種納米氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及鋁基復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度、比剛度高、高耐磨性、高的減振性等許多優(yōu)點(diǎn)。氮化鋁(AlN)因其具有良好的物理化學(xué)，機(jī)械及熱性能，是理想的增強(qiáng)相，為廣大學(xué)者所關(guān)注。微米顆粒可以改善基體的屈服強(qiáng)度及極限抗壓強(qiáng)度，但使基體的延展性變差。納米顆粒能在保持很高含量下提高基體的彈性模量。強(qiáng)度。硬度，抗磨性及高溫蠕變性，因而逐漸受到重視。但是通過(guò)傳統(tǒng)的工藝制備納米復(fù)合材料存在納米顆粒易團(tuán)聚、含量不高、工藝復(fù)雜、成型受限等問(wèn)題，這將阻礙其進(jìn)一步的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用納米氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明所述的制備方法為:首先將納米氮化鋁、鋁及鎂粉末在異丙醇中球磨處理20~30min，其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為1:2:1~4:12: 1，球磨速度為100-150rpm。靜置、去除異丙醇后在200~250°C下烘0.5~Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750~780°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體的I~5 wt.%的量，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為5-15min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率20KHZ、功率700~1000W，而后繼續(xù)超聲處理5~20min ;將熔體溫度控制在720-740 °C，繼續(xù)超聲2~4min，澆入到經(jīng)400~450°C預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻后即可獲得。
[0005]本發(fā)明所述的納米氮化鋁、鋁及鎂的顆粒尺寸，最佳值為納米氮化鋁20~70nm，鋁 13-19 μ m、鎂 70-100 μ m。
[0006]本發(fā)明得到的鋁基納米復(fù)合材料組織中晶粒細(xì)小，且納米氮化鋁增強(qiáng)相分布均勻，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。此工藝成本低、簡(jiǎn)單；安全可靠；操作方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明制備的鋁基納米復(fù)合材料的顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009]實(shí)施例1。
[0010]首先將納米氮化鋁(20nm)，鋁(16 μ m)及鎂(70 μ m)粉末在異丙醇中球磨處理20min，其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為1:2:1，球磨速度為lOOrpm。靜置、去除異丙醇后在200°C下烘Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為招合金熔體Iwt.%,將上述粉末加入到招合金熔體中，加入時(shí)間為5min,在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率及功率分別20KHZ，700W，而后繼續(xù)超聲處理5min ;將熔體溫度控制在720°C，繼續(xù)超聲2min，澆入到經(jīng)400°C預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻后取樣。
[0011]實(shí)施例2。
[0012]首先將納米氮化鋁(20nm)，鋁(16 μ m)及鎂(70 μ m)在異丙醇中球磨處理20min，其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為1:2:1，球磨速度為lOOrpm。靜置、去除異丙醇后在200°C下烘Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度780°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體Iwt.%，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為5min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率及功率分別為20KHZ，1000W，而后繼續(xù)超聲處理5min ;將熔體溫度控制在720°C，繼續(xù)超聲2min，澆入到經(jīng)400°C預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻后取樣。
[0013]實(shí)施例3。
[0014]首先將納米氮化招(20nm),招(16 μ m)及鎂(70 μ m)在異丙醇中球磨處理30min,其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為2:6:1，球磨速度為lOOrpm。靜置、去除異丙醇后在200°C下烘Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體2wt.%，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為8min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率及功率分別為20KHZ，1000W，而后繼續(xù)超聲處理1min ;將熔體溫度控制 在720°C，繼續(xù)超聲2min，澆入到經(jīng)400°C預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻后取樣。
[0015]實(shí)施例4。
[0016]首先將納米氮化招(20nm),招(16 μ m)及鎂(70 μ m)在異丙醇中球磨處理30min,其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為4:8:1，球磨速度為150 rpm。靜置、去除異丙醇后在250°C下烘Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體4wt.%，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為12min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率及功率分別為20KHZ，1000W，而后繼續(xù)超聲處理20min ;將熔體溫度控制在740°C，繼續(xù)超聲2min，澆入到經(jīng)400°C預(yù)熱處理的金屬模型中,冷卻后取樣。
[0017]附圖1為實(shí)施實(shí)例3條件下獲得的的鋁基納米復(fù)合材料組織，圖中可見(jiàn)，所獲得的鋁基復(fù)合材料組織中沒(méi)有樹(shù)枝晶出現(xiàn)，取而代之的是大量的薔薇狀、球狀及等軸狀晶粒。超聲空化、聲流效應(yīng)使得納米氮化鋁粉末在熔體中均勻分布，在凝固過(guò)程中納米的氮化鋁顆粒阻礙了初次鋁晶粒的長(zhǎng)大從而使復(fù)合材料的組織得到了明顯的細(xì)化。
【權(quán)利要求】
1.一種納米氮化鋁增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征是首先將納米氮化鋁、鋁及鎂粉末在異丙醇中球磨處理20~30min，其中氮化鋁、鋁及鎂粉末的質(zhì)量比為1:2:1~4:12:1，球磨速度為100-150rpm ;靜置、去除異丙醇后在200~250°C下烘0.5~Ih ;將鋁合金放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度750~780°C時(shí)，按納米氮化鋁的加入量為鋁合金熔體的1~5 wt.%的量，將上述粉末加入到鋁合金熔體中，加入時(shí)間為5-15min，在加入過(guò)程中引入高能超聲波到鋁合金熔體中，超聲頻率20KHZ、功率700~1000W，而后繼續(xù)超聲處理5~20min ;將熔體溫度控制在720-740°C，繼續(xù)超聲2~4min，澆入到經(jīng)400~450°C預(yù)熱處理的金屬模型中，冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的納米氮化鋁、鋁及鎂的顆粒尺寸，最佳值為納米氮化鋁20~70nm,鋁13-19 μ m、鎂70-100 μ m。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK104032159SQ201410114198
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】閆洪, 陳小會(huì) 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)