本發明屬于金屬材料鑄造領域，涉及一種鋁基金屬復合材料，具體為一種雙相顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法。
背景技術：
：2219鋁合金是一種高強可處理強化鋁合金，它具有良好的比強度、抗應力腐蝕性及良好的力學性能，在航空航天、國防等領域具有廣泛的應用。近年來隨著國防技術要求的提高，對材料性能的要求也越來越高，鋁基復合材料以其優異的性能成為研究熱點。攪拌摩擦加工技術是在攪拌摩擦焊的基礎上發展而來的采用攪拌摩擦加工制備納米相增強基金屬復合材料。現有技術中在攪拌摩擦加工制備鈦顆粒增強az31鎂基復合材料中研究了制備鈦顆粒含量為20％與40％的鎂-az31基復合材料。得到復合材料中的鈦顆粒平均尺寸為200納米，且當鈦顆粒添加量為40％時，復合層中碎化的鈦顆粒在鎂基體中均勻分布復合層強度有明顯提高。另外，現有技術中研究了fsp原位反應制備鋁鈦合金表面復合層，結果顯示，在fsp中鈦粉產生碎化，生成微米和亞微米級鋁鈦顆粒并均勻分布在鋁合金基體中，使得機體表面硬度為原來的2倍多。此外，現有技術中向鋁基材料中添加鋁/二氧化硅粉末通過fsp形成氧化鋁納米增強顆粒制備復合材料。通過顯微組織觀察發現形成的氧化鋁納米顆粒大小約為20納米，并且獲得的復合材料具有優良的抗拉強度和斷后伸長率。在利用fsp技術制備顆粒增強鋁基復合材料方面進行了大量研究，認為采用該方法可制備性能良好的鋁基復合材料，但大多數研究都是集中在單相增強顆粒方面的研究，同時關于稀土在細化晶粒及改善材料性能方面的作用也為大家所熟知。技術實現要素：本發明解決的技術問題是：為了克服現有技術的缺陷，獲得一種具有良好比剛度、抗應力腐蝕性及良好力學性能的鋁基復合材料，本發明提供了一種雙相顆粒增強鋁基復合材料及其制備方法。技術方案：一種雙相顆粒增強鋁基復合材料，包含以下各組分，其質量分數百分比為：鈦11.2～18.9wt.％、二氧化硅6.7～15.2wt.％、納米氧化鋁1.3～5.6wt.％、銅2.5～7.5wt.％、錳4.3～7.9wt.％、鉻4.3～8.9wt.％、氧化鑭2.4～7.8wt.％、鎂12.8～19.5wt.％、余量為鋁。優選的，鈦元素的質量分數百分比為13.5～17.2wt.％。優選的，二氧化硅的質量分數百分比為9.8～13.6wt.％。優選的，納米氧化鋁的質量分數百分比為1.9～5.2wt.％。優選的，鋁元素與與銅元素的質量比大于10。優選的，鋁元素與錳元素的質量比大于12。優選的，鋁元素與鎂元素的質量比大于5。一種雙相顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將氧化鑭加入丙三醇中，m/v為1:8～23，置于球磨機內，分散均勻后，加入陽離子表面活性劑，超聲處理1～4小時；(2)將步驟(1)超聲處理后的體系置于40～56℃的烘箱中，去除丙三醇；(3)將純鋁進行熔化，待其熔化一半時加入二氧化硅和納米氧化鋁，在690～750℃內保溫1～5小時；(4)添加鈦、銅、錳、鉻和鎂后保溫攪勻，在720～780℃時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置20～40分鐘，再加入表面活性劑，在700～720℃撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；(5)對鋁合金熔體進行重力鑄造，得到鋁合金鑄件；將鑄件依次進行固溶處理、冷卻處理和時效處理后即可制得雙相顆粒增強鋁基復合材料。優選的，固溶處理的溫度為490～530℃，時間為5～16小時。優選的，時效處理的溫度為215～260℃，時間為20～48小時。有益效果：(1)本發明所述雙相顆粒增強鋁基復合材料具有良好比剛度、抗應力腐蝕性及良好力學性能；(2)本發明所述鋁基復合材料的制備方法采用雙相增強顆粒，結合鈦金屬與稀土元素的優良性能，使其產生協同效用。具體實施方式實施例1一種雙相顆粒增強鋁基復合材料，包含以下各組分，其質量分數百分比為：鈦11.2wt.％、二氧化硅6.7wt.％、納米氧化鋁1.3wt.％、銅2.5wt.％、錳4.3wt.％、鉻4.3wt.％、氧化鑭2.4wt.％、鎂12.8wt.％、余量為鋁。一種雙相顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將氧化鑭加入丙三醇中，m/v為1:8，置于球磨機內，分散均勻后，加入陽離子表面活性劑，超聲處理1小時；(2)將步驟(1)超聲處理后的體系置于40℃的烘箱中，去除丙三醇；(3)將純鋁進行熔化，待其熔化一半時加入二氧化硅和納米氧化鋁，在690℃內保溫1小時；(4)添加鈦、銅、錳、鉻和鎂后保溫攪勻，在720℃時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置20分鐘，再加入表面活性劑，在700℃撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；(5)對鋁合金熔體進行重力鑄造，得到鋁合金鑄件；將鑄件依次進行固溶處理、冷卻處理和時效處理后即可制得雙相顆粒增強鋁基復合材料。固溶處理的溫度為490℃，時間為5小時。時效處理的溫度為215℃，時間為20小時。實施例2一種雙相顆粒增強鋁基復合材料，包含以下各組分，其質量分數百分比為：鈦13.5wt.％、二氧化硅9.2wt.％、納米氧化鋁2.7wt.％、銅4.1wt.％、錳5.6wt.％、鉻5.4wt.％、氧化鑭3.9wt.％、鎂14.5wt.％、余量為鋁。一種雙相顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將氧化鑭加入丙三醇中，m/v為1:12，置于球磨機內，分散均勻后，加入陽離子表面活性劑，超聲處理2小時；(2)將步驟(1)超聲處理后的體系置于45℃的烘箱中，去除丙三醇；(3)將純鋁進行熔化，待其熔化一半時加入二氧化硅和納米氧化鋁，在712℃內保溫2小時；(4)添加鈦、銅、錳、鉻和鎂后保溫攪勻，在735℃時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置25分鐘，再加入表面活性劑，在705℃撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；(5)對鋁合金熔體進行重力鑄造，得到鋁合金鑄件；將鑄件依次進行固溶處理、冷卻處理和時效處理后即可制得雙相顆粒增強鋁基復合材料。固溶處理的溫度為505℃，時間為8小時。時效處理的溫度為225℃，時間為25小時。實施例3一種雙相顆粒增強鋁基復合材料，包含以下各組分，其質量分數百分比為：鈦15.8wt.％、二氧化硅13.2wt.％、納米氧化鋁4.2wt.％、銅5.3wt.％、錳6.8wt.％、鉻7.2wt.％、氧化鑭5.5wt.％、鎂16.8wt.％、余量為鋁。一種雙相顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將氧化鑭加入丙三醇中，m/v為1:20，置于球磨機內，分散均勻后，加入陽離子表面活性劑，超聲處理2小時；(2)將步驟(1)超聲處理后的體系置于50℃的烘箱中，去除丙三醇；(3)將純鋁進行熔化，待其熔化一半時加入二氧化硅和納米氧化鋁，在725℃內保溫3小時；(4)添加鈦、銅、錳、鉻和鎂后保溫攪勻，在758℃時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置30分鐘，再加入表面活性劑，在715℃撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；(5)對鋁合金熔體進行重力鑄造，得到鋁合金鑄件；將鑄件依次進行固溶處理、冷卻處理和時效處理后即可制得雙相顆粒增強鋁基復合材料。固溶處理的溫度為515℃，時間為13小時。時效處理的溫度為240℃，時間為36小時。實施例4一種雙相顆粒增強鋁基復合材料，包含以下各組分，其質量分數百分比為：鈦18.9wt.％、二氧化硅15.2wt.％、納米氧化鋁5.6wt.％、銅7.5wt.％、錳7.9wt.％、鉻8.9wt.％、氧化鑭7.8wt.％、鎂19.5wt.％、余量為鋁。一種雙相顆粒增強鋁基復合材料的制備方法，包含以下步驟：(1)將氧化鑭加入丙三醇中，m/v為1:23，置于球磨機內，分散均勻后，加入陽離子表面活性劑，超聲處理4小時；(2)將步驟(1)超聲處理后的體系置于56℃的烘箱中，去除丙三醇；(3)將純鋁進行熔化，待其熔化一半時加入二氧化硅和納米氧化鋁，在750℃內保溫5小時；(4)添加鈦、銅、錳、鉻和鎂后保溫攪勻，在780℃時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置40分鐘，再加入表面活性劑，在720℃撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；(5)對鋁合金熔體進行重力鑄造，得到鋁合金鑄件；將鑄件依次進行固溶處理、冷卻處理和時效處理后即可制得雙相顆粒增強鋁基復合材料。固溶處理的溫度為530℃，時間為16小時。時效處理的溫度為260℃，時間為48小時。對實施例1～4制備獲得的雙相顆粒增強鋁基復合材料進行性能測試，結果如下表所示：實施例1實施例2實施例3實施例4抗拉強度/mpa167172178169屈服強度/mpa145164158162斷后伸長率/％11.28.69.59.8當前第1頁12