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一种 铝-钛 复合材料的制备方法

阅读：1019发布：2020-07-05

专利汇可以提供一种铝-钛复合材料的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种铝 - 钛复合材料的制备方法。（1）将退火态1060工业纯铝板打磨，清洗；将纯钛颗粒铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；放入马弗炉中加热、在轧机上进行轧制；冷至室温得复合板材；（2）将复合板材从中间切断，打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间铺放与第一道次轧制质量相同的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；（3）在不加入纯钛颗粒的条件下，进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；得到颗粒分布均匀、钛体积比为1%-10%的铝-钛复合材料。本发明的铝-钛复合材料在不破坏纯铝优良导电性能的前提下，力学性能得到了大幅的提高。，下面是一种铝-钛复合材料的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种铝-钛复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将退火态1060工业纯铝板表面用钢丝刷进行打磨，然后用酒精进行清洗；将直径为5-100μm、体积为退火态1060工业纯铝板的0.5%-2.5%的纯钛颗粒均匀铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；将两片退火态1060工业纯铝板叠放好后放入马弗炉中，加热温度为280-350℃，加热5-20分钟后在轧机上进行轧制；轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.4-0.8m/s，压下量为50%；轧制完成后空冷至室温得复合板材；以上过程为第一道次轧制；
（2）将第一道次轧制后的复合板材从中间切断，分别用钢刷和酒精对复合板材表面进行打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间均匀铺放与第一道次轧制质量相同的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；合成出钛体积比为1%-10%的铝-钛复合材料；
（3）在不加入纯钛颗粒的条件下，将步骤（2）合成的铝-钛复合材料按照步骤（1）方法进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；最终得到颗粒分布均匀、钛体积比为
1%-10%的铝-钛复合材料。

说明书全文

一种铝-钛 复合材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金属复合材料的制备方法，特别是一种铝-钛复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 铝基复合材料具有低密度、高拉伸强度、高弹性模量和高耐磨性等优点。因此，铝基复合材料在航空航天中具有很大的应用潜能。目前生产铝基复合材料的方法大多为挤压铸造法、无压浸渗法和喷射成形法，这些方法存在一定的缺点，比如强化颗粒在基体中分散不均匀，强化颗粒与铝基体润湿性差，制备的复合材料孔隙度高和较低的经济效益等。累积叠轧焊做为一种崭新的方法克服了上述的缺点，近年来，人们利用该方法已经生产出了多种铝基复合材料，比如B4C强化铝基复合材料，SiCP强化铝基复合材料，Al2O3强化铝基复合材料，SiO2强化铝基复合材料，ZrO2强化铝基复合材料和ZnO2强化铝基复合材料。这些铝基复合材料的增强相均为陶瓷颗粒，因此，他们的导电性能受到了很大程度的限制。静电积聚严重地威胁了航空组件的安全。因此，在选择航空组件的材料时，电导率必须要考虑在内。用硬度较高的金属钛颗粒增强铝基复合材料有可能在不牺牲原有铝基复合材料优良力学性能的前提下解决它们导电率低下的问题，进而达到航空组件材料的要求。到目前为止，通过累积叠轧焊方法生产纯金属颗粒增强铝基复合材料的报道至今还尚未发现。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种具有高强度、高硬度、优异导电性能的铝-钛复合材料的制备方法。本发明主要是利用工业纯铝板材和适量的纯钛金属颗粒作为原料，借助于累积叠轧焊手段，可得到具有优异力学性能和导电性能的铝-钛复合材料。

[0004] 本发明涉及的铝-钛复合材料为纯钛颗粒增强铝基复合材料，钛在铝中的含量体积比为：1%-10%。

[0005] 所述铝-钛复合材料的制备方法具体步骤为：（1）将退火态1060工业纯铝板表面用钢丝刷进行打磨，然后用酒精进行清洗；将直径为5-100μm、体积为退火态1060工业纯铝板的0.5%-2.5%的纯钛颗粒均匀铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；将两片退火态1060工业纯铝板叠放好后放入马弗炉中，加热温度为280-350℃，加热5-20分钟后在轧机上进行轧制；轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.4-0.8m/s，压下量为50%；轧制完成后空冷至室温得复合板材；以上过程为第一道次轧制。

[0006] （2）将第一道次轧制后的复合板材从中间切断，分别用钢刷和酒精对复合板材表面进行打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间均匀铺放与第一道次轧制质量相同的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；合成出钛体积比为1%-10%的铝-钛复合材料。

[0007] （3）颗粒均匀化处理：在不加入纯钛颗粒的条件下，将步骤（2）合成的铝-钛复合材料按照步骤（1）方法进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；最终得到颗粒分布均匀、钛体积比为1%-10%的铝-钛复合材料。

[0008] 本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的铝基复合材料在不破坏纯铝优良导电性能的前提下，力学性能得到了大幅的提高。其屈服强度为122-180MPa、抗拉强度为130-195MPa、显微硬度为49-63Hv，分别为退火态1060工业纯铝的3.05-4.5倍、1.63-2.44倍和1.63-2.1倍。由于制备该种复合材料时，没有引入金属间化合物，所以导电性能良好，其导电率为2.69-2.8μΩ·cm，分别为退火态1060工业纯铝、2024 T3态铝合金、5052 H1态铝合金、6061 T6态铝合金、7075 T6态铝合金的1.02-1.06倍、0.48-0.49倍、0.56-0.58倍、0.69-0.71倍和0.54-0.55倍。
附图说明

[0009] 图1为本发明实施例1获得的铝-钛复合材料的金相图。

[0010] 具体的实施方式：实施例1：
（1）将尺寸为150mm×100mm×1mm的退火态1060工业纯铝板(西南铝业有限公司生产)表面用钢丝刷进行打磨，然后用酒精进行清洗；将直径为5-100μm的7g纯钛颗粒(上海水田材料科技有限公司生产)均匀铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；将两片退火态
1060工业纯铝板叠放好后放入马弗炉中，加热温度为280℃，加热5分钟后在直径为300mm，长度为220mm的轧机上进行轧制；轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.6m/s，压下量为50%；轧制完成后空冷至室温得复合板材；以上过程为第一道次轧制。

[0011] （2）将第一道次轧制后的复合板材从中间切断，分别用钢刷和酒精对复合板材表面进行打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间均匀铺放与第一道次轧制质量相同（7g）的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；合成出钛体积比为1%的铝-钛复合材料。

[0012] （3）在不加入纯钛颗粒的条件下，将步骤（2）合成的铝-钛复合材料板材按照步骤（1）方法进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；最终得到颗粒分布均匀、钛体积比为1%的铝-钛复合材料。

[0013] 实施例2：（1）将尺寸为150mm×100mm×1mm的退火态1060工业纯铝板(西南铝业有限公司生产)表面用钢丝刷进行打磨，然后用酒精进行清洗；将直径为5-100μm的70g纯钛颗粒(上海水田材料科技有限公司生产)均匀铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；将两片退火态1060工业纯铝板叠放好后放入马弗炉中，加热温度为350℃，加热10分钟后在直径为
300mm，长度为220mm的轧机上进行轧制；轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.4m/s，压下量为50%；轧制完成后空冷至室温得复合板材；以上过程为第一道次轧制。

[0014] （2）将第一道次轧制后的复合板材从中间切断，分别用钢刷和酒精对复合板材表面进行打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间均匀铺放与第一道次轧制质量相同（14g）的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；合成出钛体积比为2%的铝-钛复合材料。

[0015] （3）在不加入纯钛颗粒的条件下，将步骤（2）合成的铝-钛复合材料按照步骤（1）方法进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；最终得到颗粒分布均匀、钛体积比为2%的铝-钛复合材料。

[0016] 实施例3：（1）将尺寸为150mm×100mm×1mm的退火态1060工业纯铝板(西南铝业有限公司生产)表面用钢丝刷进行打磨，然后用酒精进行清洗；将直径为5-100μm的14g纯钛颗粒(上海水田材料科技有限公司生产)均匀铺在两片退火态1060工业纯铝板之间；将两片退火态1060工业纯铝板叠放好后放入马弗炉中，加热温度为310℃，加热20分钟后在直径为
300mm，长度为220mm的轧机上进行轧制；轧制的过程中不使用润滑油，轧制速度为0.8m/s，压下量为50%；轧制完成后空冷至室温得复合板材；以上过程为第一道次轧制。

[0017] （2）将第一道次轧制后的复合板材从中间切断，分别用钢刷和酒精对复合板材表面进行打磨、清洗，在切断后的两复合板材之间均匀铺放与第一道次轧制质量相同（70g）的纯钛颗粒，其加热、轧制与第一道次轧制相同；重复剪切、打磨清洗、铺放纯钛颗粒、叠放、加热和轧制至第4道次轧制；合成出钛体积比为10%的铝-钛复合材料。

[0018] （3）在不加入纯钛颗粒的条件下，将步骤（2）合成的铝-钛复合材料按照步骤（1）方法进行15次循环的剪切、打磨清洗、叠放、加热和轧制；最终得到颗粒分布均匀、钛体积比为10%的铝-钛复合材料。

[0019] 对最终得到的铝-钛复合材料进行拉伸、硬度和电阻率测试。室温单轴拉伸试验-4 -1在Instron5982力学性能测试系统上进行，拉伸速率为：5×10 · s。显微硬度性能测试在50N，10秒的实验条件下进行。室温电阻率测试在PPMS-9物理性能分析系统上进行，实验采用标准4线连接方法。

[0020] 本发明AMMCs的室温力学性能为：拉伸强度≥130MPa，屈服强度≥122MPa，伸长率≥4%，显微硬度≥49Hv，电阻率≤2.8μΩ·cm。测试的具体数据见表1。

[0021] 表1 ：本发明获得的铝-钛复合材料力学及导电性能测试结果

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