本發明涉及一種鋁基復合材料,特別是一種增強型鋁基復合材料。
背景技術:
鋁基復合材料是應現代科學發展需求而涌現出的具有強大生命力的材料,它由兩種或兩種以上性質不同的材料通過各種工藝手段復合而成。
復合材料可分為三類:聚合物基復合材料(PMCs)、金屬基復合材料(MMCs)、陶瓷基復合材料(CMCs)。鋁在制作復合材料上有許多特點,如質量輕、密度小、可塑性好,鋁基復合技術容易掌握,易于加工等。被廣泛應用于汽車、航空航天、電子和光學儀器、體育用品等領域。
尤其實在,汽車領域,隨著汽車領域的持續發展,汽車輕量化已成為主要趨勢之一,如何在保證車輛安全性、舒適性的前提下,達到汽車輕量化的目的,也正是我們需要解決的問題所在。
技術實現要素:
針對上述問題,本發明公開了一種增強型鋁基復合材料。
為解決以上技術問題,本發明提供的技術方案是:
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,各原料組分按質量比分別包括:碳納米管 5~7.5%、鎂 4~7.8%、鐵 2.3~4.7%、鈦 1~2%、鉻錳合金3~7%、石墨 0.5~1.2%,其他為鋁;
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,其生產工藝包括以下步驟:
(1)原料:碳納米管粉碎,過200目篩,鎂、鐵、鈦、鉻、錳合金以粉末狀進行配比,且粒徑均小于4mm;
(2)混合:按質量比稱取除鋁以外的各原料,通過混料機混合均勻,得到混合料;
(3)制混合料餅:將步驟(2)中得到的混合料通過油壓機壓制成多個扁圓形餅狀,并在外層包覆鋁皮,得到多個混合料餅;
(4)熔煉: 熔煉爐預熱,在1小時內緩慢均勻升溫至150~180℃,并保溫5小時,隨后將鋁加入熔煉爐,在1~2小時內升溫至700~710℃,并保溫,直至鋁完全熔化,去除頂部浮渣,得到鋁液;
(5)混合熔煉:將步驟(3)中的得到多個混合料餅,通過坩堝送入步驟(4)中的鋁液中,送入前,坩堝上需加蓋鐘罩,經過3~5分鐘,待坩堝內的混合料餅熔化,取出鐘罩,并上下緩慢運動坩堝,運動2~5分鐘,待坩堝內熔化的混合料餅完全融入鋁液,去除坩堝,隨后進行機械攪拌,攪拌速率為3~4R/min,攪拌方向采用2正1反,攪拌5~8分鐘;
(6)靜置、成型:機械攪拌完成后,提高熔煉爐溫度至730~745℃,并保溫靜置15~18分鐘,然后導入混練機中熔融擠出成型,待自然冷卻,最后得到增強型鋁基復合材料。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(3)中所述混合料餅外包覆的鋁皮的厚度為2~3mm,其材質為純鋁,且所有混合料餅外包覆的鋁皮的總質量與各原料總質量的百分比為1~1.3%。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(5)在加入混合料餅前需通入氮氣。
本發明的有益效果為:
本發明的一種增強型鋁基復合材料,其各原料組分按質量比分別包括:碳納米管 6.1%、鎂 4%、鐵 2.5%、鈦 1.1%、鉻錳合金4.2%、石墨 0.6%,其他為鋁,通過混合、制混合料餅、熔煉、混合熔煉、靜置和成型得到,通過本發明配發和工藝制得的增強型鋁基復合材料,具有質量輕、強度高、彈性模量高、熱膨脹系數低和耐磨性好等優點,可廣泛用于車輛生產的各個環節,并且不僅限于汽車領域,于航空航天、電子和光學儀器、體育用品等領域,也存在較大市場。
具體實施方式
實施例一
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,各原料組分按質量比分別包括:碳納米管 6.1%、鎂 4%、鐵 2.5%、鈦 1.1%、鉻錳合金4.2%、石墨 0.6%,其他為鋁;
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,其生產工藝包括以下步驟:
(1)原料:碳納米管粉碎,過200目篩,鎂、鐵、鈦、鉻、錳合金以粉末狀進行配比,且粒徑均小于4mm;
(2)混合:按質量比稱取除鋁以外的各原料,通過混料機混合均勻,得到混合料;
(3)制混合料餅:將步驟(2)中得到的混合料通過油壓機壓制成多個扁圓形餅狀,并在外層包覆鋁皮,得到多個混合料餅;
(4)熔煉: 熔煉爐預熱,在1小時內緩慢均勻升溫至160℃,并保溫5小時,隨后將鋁加入熔煉爐,在2小時內升溫至700℃,并保溫,直至鋁完全熔化,去除頂部浮渣,得到鋁液;
(5)混合熔煉:將步驟(3)中的得到多個混合料餅,通過坩堝送入步驟(4)中的鋁液中,送入前,坩堝上需加蓋鐘罩,經過3~5分鐘,待坩堝內的混合料餅熔化,取出鐘罩,并上下緩慢運動坩堝,運動2~5分鐘,待坩堝內熔化的混合料餅完全融入鋁液,去除坩堝,隨后進行機械攪拌,攪拌速率為3R/min,攪拌方向采用2正1反,攪拌8分鐘;
(6)靜置、成型:機械攪拌完成后,提高熔煉爐溫度至740℃,并保溫靜置18分鐘,然后導入混練機中熔融擠出成型,待自然冷卻,最后得到增強型鋁基復合材料。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(3)中所述混合料餅外包覆的鋁皮的厚度為2~3mm,其材質為純鋁,且所有混合料餅外包覆的鋁皮的總質量與各原料總質量的百分比為1%。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(5)在加入混合料餅前需通入氮氣。
實施例二
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,各原料組分按質量比分別包括:碳納米管 7%、鎂 7.3%、鐵 1.7%、鈦 1.2%、鉻錳合金5%、石墨 1.2%,其他為鋁;
一種增強型鋁基復合材料,其特征在于,其生產工藝包括以下步驟:
(1)原料:碳納米管粉碎,過200目篩,鎂、鐵、鈦、鉻、錳合金以粉末狀進行配比,且粒徑均小于4mm;
(2)混合:按質量比稱取除鋁以外的各原料,通過混料機混合均勻,得到混合料;
(3)制混合料餅:將步驟(2)中得到的混合料通過油壓機壓制成多個扁圓形餅狀,并在外層包覆鋁皮,得到多個混合料餅;
(4)熔煉: 熔煉爐預熱,在1小時內緩慢均勻升溫至180℃,并保溫5小時,隨后將鋁加入熔煉爐,在1.5小時內升溫至710℃,并保溫,直至鋁完全熔化,去除頂部浮渣,得到鋁液;
(5)混合熔煉:將步驟(3)中的得到多個混合料餅,通過坩堝送入步驟(4)中的鋁液中,送入前,坩堝上需加蓋鐘罩,經過3~5分鐘,待坩堝內的混合料餅熔化,取出鐘罩,并上下緩慢運動坩堝,運動2~5分鐘,待坩堝內熔化的混合料餅完全融入鋁液,去除坩堝,隨后進行機械攪拌,攪拌速率為4R/min,攪拌方向采用2正1反,攪拌5分鐘;
(6)靜置、成型:機械攪拌完成后,提高熔煉爐溫度至745℃,并保溫靜置18分鐘,然后導入混練機中熔融擠出成型,待自然冷卻,最后得到增強型鋁基復合材料。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(3)中所述混合料餅外包覆的鋁皮的厚度為2~3mm,其材質為純鋁,且所有混合料餅外包覆的鋁皮的總質量與各原料總質量的百分比為1.3%。
上述的一種增強型鋁基復合材料,其中,步驟(5)在加入混合料餅前需通入氮氣。
以上所述,僅為本發明較佳的具體實施方式,但本發明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本發明的保護范圍內。因此,本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。