真空搅拌复合颗粒增强铝基复合材料及其制备工艺

摘要

本发明涉及真空搅拌复合颗粒增强铝基复合材料及制备工艺，成分：Si 0～15wt％，Mg 0～1.5wt％，Cu 0～2.0wt％，Mn 0～1.0wt％，Cr 0～0.4wt％，Ti 0～0.2wt％，SiC 0.1～20％(体积比)。先将基体合金熔炼，打渣、精炼，在真空条件下慢速搅拌完成基体熔体除气过程，将经过预处理的增强颗粒持续加入铝基体熔体中，机械搅拌将颗粒卷入熔体中；待颗粒完全加入到熔体后，进行强力搅拌和慢速反向搅拌使颗粒均匀分散在基体中；升温，加变质剂和细化剂；卸掉真空，静置，扒去熔体表面浮渣，浇注。通过真空机械搅拌实现颗粒与基体之间的均匀复合，颗粒与基体之间界面结合良好，增强颗粒在基体中分布较均匀，制备的复合材料孔隙率低，易于实现工业规模化生产。

主权项

1. 真空搅拌复合颗粒增强铝基复合材料的制备工艺，其特征在于：基体合金熔炼，抽真空，加入SiC增强颗粒，并加以真空搅拌，使颗粒复合进入并均匀分散在基体熔体中，升温，加入变质剂、细化剂，卸掉真空，浇注；具体包括以下步骤——①按质量比例称量增强颗粒与铝锭、中间合金；②增强颗粒进行筛分，除去团聚的颗粒及其他杂质，在将铝锭投入熔炼炉的同时将颗粒放入带有搅拌装置的预处理炉内进行高温焙烧，同时启动搅拌器进行搅拌以免颗粒焙烧而发生结块，焙烧时间3～5h，以除去颗粒表面吸附的水分及杂质；③铝锭溶化完毕后，投入工业结晶硅、Al-Cu、Al-Mn、Al-Cr、Al-Ti、工业纯镁中的一种或几种进行成分调整；合金完全熔化后进行打渣、精炼，抽真空，启动搅拌器进行熔体搅拌，调整转速200～500r/min，以除去基体熔体中吸附的气体；④铝液温度控制在550～700℃，通过颗粒加料通道将增强颗粒逐步送到熔体表面，之后增强颗粒在搅拌引起的蜗旋产生的作用力下进入熔体；随颗粒的不断加入，搅拌速度不断提高，以使熔体不发生飞溅和形成稳定的蜗旋为准，快速使颗粒卷入熔体，完成增强颗粒的加入过程，颗粒加入的速度在0.3～3kg/min，加入时间控制在5～15min；⑤待颗粒全加入到熔体后，增加搅拌速度，在此过程中保持液面平稳，进行强力搅拌，速度为1000～2000r/min，搅拌时间20～30min，使颗粒不发生团聚，均匀分散在熔体中，完成增强颗粒和基体熔体的复合过程；⑥在完成颗粒与基体熔体的均匀复合后，进行熔体升温，在升温过程中继续搅拌，并逐渐降低速度，保持液面平稳，升温到700～720℃时，进行反向搅拌，3～10min，根据熔体表面平稳情况调整搅拌速度，以使底部的熔体搅动上浮而促进颗粒更加紊乱而均匀地分散在熔体中，并使熔体中裹入的气体在真空作用下逸出，熔体继续升温；⑦待熔体温度升温到730～750℃时，停止真空除气，将变质剂和细化剂通过合金加料装置加入到熔体表面，在200～400r/min转速下搅拌3～5min，促使变质剂和细化剂快速熔入并均匀分散在熔体中；之后，搅拌器以100～150r/min的速度提升至炉体上部，卸掉真空，静置，扒去熔体表面浮渣，出炉，浇注在锭模内成铸锭。