一種提高硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料力學性能的方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種提高鋁基復合材料力學性能的方法。
【背景技術】
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[0002]鋁基復合材料具有許多優異特性，例如高比強度、高比模量、優良的耐磨性能和高溫性能。因此，它們被廣泛應用在航天航空、汽車工業以及體育器材等領域中。而硼酸鋁晶須增強鋁基復合材料由于具有優異的性能和低廉的價格而備受關注。硼酸鋁晶須低廉的價格解決了因晶須成本高而制約晶須/鋁基復合材料應用的重大難題，為硼酸鋁晶須增強鋁基復合材料的大面積應用奠定了堅實的基礎。
[0003]然而硼酸鋁晶須與鋁合金之間嚴重的界面反應以及較差的潤濕性嚴重影響了其力學性能，成為限制該種復合材料在實際應用中的最大障礙。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的是為了解決現有的硼酸鋁晶須增強鋁基復合材料的力學性能差的技術問題，而提供一種提高硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料力學性能的方法。
[0005]本發明的一種提高硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料力學性能的方法是按以下步驟進行:
[0006]—、基體合金元素的添加:將純鋁在溫度為700°C?800°C的條件下加熱熔化，得到熔融的純鋁，在溫度為700°C?800°C的條件下向熔融的純鋁中添加鋁銅中間合金，得到二元合金熔液；所述的鋁銅中間合金中銅的質量分數為50% ;所述的鋁銅中間合金在二元合金熔液中的質量分數為5%?20% ;
[0007]二、制備鋁銅合金鑄錠:在溫度為700°C?800°C的條件下向二元合金熔液中加入脫氣劑，在溫度為750°C的條件下精煉至無氣泡產生為止，攪拌10s?20s，在溫度為700°C?800°C的條件下保溫5min，然后澆注入模具中，自然冷卻，脫模，得到鋁銅合金鑄錠；步驟二所述的脫氣劑與二元合金熔液的質量比為1: (200?500);
[0008]三、制備硼酸鋁晶須預制件:將硼酸鋁晶須與去離子水均勻混合，攪拌超聲30min，壓濾，陰干48h，然后在溫度為40°C的條件下烘干10h，在溫度為50°C的條件下烘干10h，在溫度為80°C的條件下烘干4h，在溫度為100°C的條件下烘干2h，在溫度為900°C的條件下煅燒lh，隨爐冷卻至室溫，得到硼酸鋁晶須預制件；
[0009]四、將步驟二得到的鋁銅合金鑄錠在溫度為700°C?800°C的條件下加熱熔化至鋁銅合金液體；將步驟三制備的硼酸鋁晶須預制件放入模具中在溫度為500°C?600°C的條件下加熱30min?60min，得到加熱后的硼酸鋁晶須預制件，然后向裝有加熱后的硼酸鋁晶須預制件的模具中注入溫度為700°C?800°C的鋁銅合金液體，用壓力機在壓力為lOOMPa的條件下保壓15min，得到硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料；所述的加熱后的硼酸鋁晶須預制件與溫度為700°C?800°C的鋁銅合金液體的質量比為1:20.83 ;
[0010]五、熱處理:將步驟四制備的硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料在溫度為495°C?540°C的條件下保溫20min?40min，然后在溫度為180°C?200°C的條件下時效處理lh?10h，在空氣中冷卻至室溫，得到熱處理后的硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料。
[0011]本發明向純鋁中加入合金元素銅，利用形成的二元合金作為復合材料的基體。在復合材料的制備過程中通過基體合金元素含量的變化來改變復合材料的界面結構與狀態，改善界面潤濕性，提高晶須與基體的界面結合，同時通過對復合材料進行后續熱處理調整復合材料的微觀組織結構進一步提高復合材料的抗拉強度與斷裂延伸率。本發明制備的熱處理后的硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料最高的抗拉強度為588MPa。
【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:本實施方式為一種提高硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料力學性能的方法，具體是按以下步驟進行:
[0013]—、基體合金元素的添加:將純鋁在溫度為700°C?800°C的條件下加熱熔化，得到熔融的純鋁，在溫度為700°C?800°C的條件下向熔融的純鋁中添加鋁銅中間合金，得到二元合金熔液；所述的鋁銅中間合金中銅的質量分數為50% ;所述的鋁銅中間合金在二元合金熔液中的質量分數為5%?20% ;
[0014]二、制備鋁銅合金鑄錠:在溫度為700°C?800°C的條件下向二元合金熔液中加入脫氣劑，在溫度為750°C的條件下精煉至無氣泡產生為止，攪拌10s?20s，在溫度為700°C?800°C的條件下保溫5min，然后澆注入模具中，自然冷卻，脫模，得到鋁銅合金鑄錠；步驟二所述的脫氣劑與二元合金熔液的質量比為1: (200?500);
[0015]三、制備硼酸鋁晶須預制件:將硼酸鋁晶須與去離子水均勻混合，攪拌超聲30min，壓濾，陰干48h，然后在溫度為40°C的條件下烘干10h，在溫度為50°C的條件下烘干10h，在溫度為80°C的條件下烘干4h，在溫度為100°C的條件下烘干2h，在溫度為900°C的條件下煅燒lh，隨爐冷卻至室溫，得到硼酸鋁晶須預制件；
[0016]四、將步驟二得到的鋁銅合金鑄錠在溫度為700°C?800°C的條件下加熱熔化至鋁銅合金液體；將步驟三制備的硼酸鋁晶須預制件放入模具中在溫度為500°C?600°C的條件下加熱30min?60min，得到加熱后的硼酸鋁晶須預制件，然后向裝有加熱后的硼酸鋁晶須預制件的模具中注入溫度為700°C?800°C的鋁銅合金液體，用壓力機在壓力為lOOMPa的條件下保壓15min，得到硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料；所述的加熱后的硼酸鋁晶須預制件與溫度為700°C?800°C的鋁銅合金液體的質量比為1:20.83 ;
[0017]五、熱處理:將步驟四制備的硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料在溫度為495°C?540°C的條件下保溫20min?40min，然后在溫度為180°C?200°C的條件下時效處理lh?10h，在空氣中冷卻至室溫，得到熱處理后的硼酸鋁晶須增強鋁銅基復合材料。
[0018]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:步驟一中所述的鋁銅中間合金在二元合金溶液中的質量分數為10%。其他與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二的不同點是:步驟二中所述的脫氣劑為六氯乙烷。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0020]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三的不同點是:步驟二所述的脫氣劑與二元合金熔液的質量比為1:300。其他與【具體實施方式】一至三相同。
[0021]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四的