權利要求
1.一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基
復合材料的制備方法，使用壓鑄機對模具中澆注的
鋁合金材料進行壓鑄成型，其特征在于：包括如下步驟：
S1、制備納米TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠;
其中，所述的納米TiB2/Al復合粒子預制鑄錠是先利用干磨式高能球磨法將納米TiB2顆粒與微米鋁粉混合制造出亞毫米級TiB2/Al復合粒子，然后將所述復合粒子置于水冷凹形銅模內(nèi)進行真空電弧熔煉，待所述復合粒子完全熔化后施加電磁攪拌，再隨模冷卻而得到預制鑄錠;
S2、將鋁鋰基復合材料原材料放置于低真空攪拌井式熔化爐內(nèi)進行熔煉使之熔化形成熔體;
S3、待鋁鋰基復合材料原材料完全熔化后，向熔化的鋁鋰基復合材料原材料中先加入純Li粒和鋁鋰合金專用商用覆蓋劑;
S4、然后向熔化的鋁鋰基復合材料原材料中加入納米TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠，攪拌熔化的鋁鋰基復合材料原材料使預制鑄錠中納米TiB2顆粒釋放到熔化的鋁鋰基復合材料原材料中，得到含納米顆粒的鋁鋰合金熔體;
S5、將所述含納米顆粒的鋁鋰合金熔體通過漏液裝置澆入模具后進行超聲振動，并對模具型腔進行抽真空，保持預設真空度，冷卻后打開模具，獲得所述的納米顆粒增強鑄造鋁鋰合金。
2.如權利要求1所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，
在步驟S1中，所選的納米TiB2顆粒的粒徑為20 ~ 100nm，納米TiB2顆粒占復合粒子總質(zhì)量的5 ~ 40%，球磨機轉速為200 ~ 300rpm，TiB2/Al復合粒子的粒徑為0.1mm~1mm。
3.如權利要求2所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S1中，采用真空電弧熔煉時電弧電流為16 ~ 20A，使用電磁攪拌器進行攪拌，電磁攪拌速度為100 ~ 200rpm。
4.如權利要求3所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的熔煉為反復進行的多次熔煉，使TiB2顆粒在熔體中均勻分散。
5.如權利要求4所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，熔煉溫度為700~750℃，熔煉過程中熔化爐內(nèi)抽真空并采用氬氣洗氣，熔化爐內(nèi)形成的真空度小于或等于5Pa。
6.如權利要求5所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述Li粒為直徑大于3mm的圓柱體，Li粒原料表面有一層保護煤油，加Li粒之前熔體溫度降至660~680℃，隨后溫度升至700~720℃。
7.如權利要求6所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S4中，加入預制鑄錠后的鋁鋰合金熔體中納米TiB2顆粒含量為0~5wt.%，攪拌速度為0~500rpm，攪拌時間為5~10min，攪拌溫度為700~720℃，電磁攪拌器攪拌頭置于坩堝底部以上10mm。
8.如權利要求7所述的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S5中，含納米顆粒的鋁鋰合金熔體的澆注溫度為670~690℃，超聲振動的超聲功率為0~8.4 kW，超聲時間為30~120s，所述真空度小于或等于5Pa。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，屬于金屬材料冶金及鑄造技術領域。
背景技術
[0002]納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料因其高比強度和比剛度、良好耐磨性、高熱導率和低熱膨脹系數(shù)等諸多優(yōu)勢，具有廣泛的應用前景。鋁鋰合金作為一種新型航空航天結構材料，由于其低密度、高比強度和比剛度等優(yōu)勢，取代傳統(tǒng)商用鋁合金可大大提高結構穩(wěn)定性，并使結構部件質(zhì)量減輕10%~20%，剛度提高15%~20%。因此，以鋁鋰合金為基體，深入研究并制備納米陶瓷顆粒增強鋁鋰基復合材料具有重要意義和實際應用價值。
[0003]然而，不同于其它鋁合金，由于Li元素化學活性高，在鋁鋰合金熔煉過程中極易與空氣發(fā)生反應，產(chǎn)生氧化、吸氫等問題，而且這些問題會隨著合金中Li含量的增加更為明顯。因此，這使得鋁鋰基復合材料的制備極為困難，嚴重制約了其進一步推廣應用。申請公布號CN108998700 A的中國專利公開了一種超輕質(zhì)高模高強鑄造鋁鋰基復合材料及其制備方法，該專利中基體合金Li含量可以高達3.5wt.%，但制備得到的T6態(tài)原位自生TiB2增強鋁鋰基復合材料伸長率普遍較低(伸長率2%左右)。同時，申請公布號CN115652149 A的中國專利中，公開了一種輕質(zhì)高強含TiB2增強相顆粒鋁鋰基復合材料及其制備方法，經(jīng)均勻化退火、熱擠壓工藝制得擠壓棒材，然后再經(jīng)固溶、時效處理即得到所需材料，但復合材料伸長率僅在4%左右。
[0004]盡管采用原位反應合成法可以制備出陶瓷顆粒增強鋁鋰基復合材料，但遺憾的是，原位生成TiB2顆粒反應溫度過高(大于800oC)、過程難以控制，通常TiB2顆粒為亞微米級，同時會造成吸氣、氧化嚴重，且顆粒團聚嚴重、多聚集于晶界，從而導致所制的復合材料強韌化效果并不好，特別是塑性極差。基于上述原因，有必要提供一種可操作性更高、在完成納米顆?？焖偬砑拥耐瑫r能有效抑制鋁鋰合金因長時間與空氣接觸所導致吸氫、氧化嚴重問題，并確保納米顆粒在合金中均勻分布的制備方法。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：提供一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，包括如下步驟：
S1、制備納米TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠;
其中，所述的納米TiB2/Al復合粒子預制鑄錠是先利用干磨式高能球磨法將納米TiB2顆粒與微米鋁粉混合制造出亞毫米級TiB2/Al復合粒子，然后將所述復合粒子置于水冷凹形銅模內(nèi)進行真空電弧熔煉，待所述復合粒子完全熔化后施加電磁攪拌，再隨模冷卻而得到預制鑄錠，利用干磨式高能球磨法將納米TiB2顆粒與微米鋁粉制造出高TiB2含量的亞毫米級TiB2/Al復合粒子，以改善原始納米顆粒自發(fā)團聚的特性，可對后續(xù)TiB2顆粒的分布起到良好的預分散作用，同時避免了納米TiB2顆粒暴露在空氣中造成的氧化及污染問題，而且解決了后續(xù)高真空電弧熔煉時因顆粒粒徑過小而被電弧擊飛的問題;
S2、將鋁鋰基復合材料原材料放置于低真空攪拌井式熔化爐內(nèi)進行熔煉使之熔化形成熔體;
S3、待鋁鋰基復合材料原材料完全熔化后，使用一個加料系統(tǒng)向熔化的鋁鋰基復合材料原材料中先加入純Li粒和鋁鋰合金專用商用覆蓋劑，通入氬氣氣氛進行保護;
S4、然后使用另一個加料系統(tǒng)向熔化的鋁鋰基復合材料原材料中加入納米TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠，攪拌熔化的鋁鋰基復合材料原材料使預制鑄錠中納米TiB2顆粒釋放到熔化的鋁鋰基復合材料原材料中，攪拌促進納米顆粒分散和熔體均質(zhì)性，得到含納米顆粒的鋁鋰合金熔體;
S5、將所述含納米顆粒的鋁鋰合金熔體通過漏液裝置澆入模具后進行超聲振動，并對模具型腔進行抽真空，保持預設真空度，冷卻后打開模具，獲得所述的納米顆粒增強鑄造鋁鋰合金。
[0006]本發(fā)明得到的TiB2/Al預制鑄錠可以直接、快速加入鋁鋰合金熔體中，解決納米顆粒難以加入鋁液的難題。在低真空-氬氣氣氛與熔劑雙重保護下，結合短時間的機械攪拌，能有效促進納米顆粒均勻分散的同時避免了傳統(tǒng)外加法因機械攪拌時間較長導致鋁鋰合金熔體吸氫氧化嚴重的問題，并且有效地改善了增強顆粒與鋁基體的潤濕性，有利于提高復合材料的力學性能。
[0007]本發(fā)明優(yōu)化了熔煉過程中原料加入的順序和溫度控制，特別是針對純Li粒和TiB2/Al中間合金錠的加入，使用雙二次加料系統(tǒng)，一個加料系統(tǒng)先加入純Li粒和鋁鋰合金專用商用覆蓋劑，然后使用另一個加料系統(tǒng)向熔化的鋁鋰基復合材料原材料中加入納米TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠，從而減少純Li的損耗，降低因吸氫氧化等現(xiàn)象對材料性能的危害。
[0008]采用本發(fā)明提供的多維間接超聲輔助熔體凝固技術，相比于傳統(tǒng)高真空或非真空直冷凝固方式，不僅可以大幅度減小熔體中縮孔縮松缺陷，而且能有效細化組織、改善成分偏析問題，從而提高鑄件質(zhì)量和性能。此外，本發(fā)明方法相比于高真空熔鑄法，可操作性更強、成本更低，而又比非真空熔鑄法所制鑄件質(zhì)量更高，并且本發(fā)明方法對鑄造鋁鋰合金的成分沒有特殊限制，甚至可以推廣應用于高質(zhì)量鋁鋰合金、其他鋁基復合材料等金屬材料的熔鑄。同時，本發(fā)明方法中超聲時間短至30~120s，并可以根據(jù)鑄件形狀選擇變幅桿的數(shù)量與作用位置，大大提高生產(chǎn)效率。
[0009]本發(fā)明通過液態(tài)外加預制鑄錠方式向鋁鋰合金中引入納米TiB2顆粒，不同于現(xiàn)有原位自生法制備鋁鋰基復合材料，可以避免因反應溫度過高而造成吸氣、氧化嚴重和顆粒尺寸、含量難以控制等問題。此外，本發(fā)明制備的鋁鋰基復合材料兼具了優(yōu)異的強度和塑性，真正實現(xiàn)了輕質(zhì)高強鋁鋰合金基體與高性能陶瓷顆粒兩者的優(yōu)點有機結合。
[0010]本發(fā)明高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法可操作性更高，在完成納米顆?？焖偬砑拥耐瑫r能有效抑制鋁鋰合金因長時間與空氣接觸所導致吸氫、氧化嚴重問題，并確保納米顆粒在合金中均勻分布。
[0011]優(yōu)選的，在步驟S1中，所選的納米TiB2顆粒的粒徑為20 ~ 100nm，納米TiB2顆粒占復合粒子總質(zhì)量的5 ~ 40%，球磨機轉速為200 ~ 300rpm，TiB2/Al復合粒子的粒徑為0.1mm~1mm。
[0012]優(yōu)選的，在步驟S1中，采用真空電弧熔煉時電弧電流為16 ~ 20A，使用電磁攪拌器進行攪拌，電磁攪拌速度為100 ~ 200rpm。
[0013]優(yōu)選的，步驟(2)中的熔煉為反復進行的多次熔煉，使TiB2顆粒在熔體中均勻分散。
[0014]優(yōu)選的，在步驟S2中，熔煉溫度為700~750℃，熔煉過程中熔化爐內(nèi)抽真空并采用氬氣洗氣，熔化爐內(nèi)形成的真空度小于或等于5Pa。
[0015]在步驟S3中，所述Li粒為直徑大于3mm的圓柱體，Li粒原料表面有一層保護煤油，可以粘適量商用鋁鋰合金覆蓋劑，加Li粒之前熔體溫度降至660~680℃，避免Li元素因溫度過高而發(fā)生嚴重過燒及吸氫氧化，隨后溫度升至700~720℃。
[0016]在步驟S4中，加入預制鑄錠后的鋁鋰合金熔體中納米TiB2顆粒含量為0~5wt.%，攪拌速度為0~500rpm，攪拌時間為5~10min，攪拌溫度為700~720℃，電磁攪拌器攪拌頭置于坩堝底部以上10mm，以避免鋁液表面產(chǎn)生明顯波動而破壞覆蓋劑保護層，從而促進納米顆粒均勻分散的同時能有效改善吸氫氧化問題。
[0017]在步驟S5中，含納米顆粒的鋁鋰合金熔體的澆注溫度為670~690℃，超聲振動的超聲功率為0~8.4 kW，超聲時間為30~120s，所述模具的型腔包括但不限于圓錠、方錠及其他特定形狀，所述真空度小于或等于5Pa。
[0018]本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明采用高能球磨法制備出高質(zhì)量分數(shù)的亞毫米級以上TiB2/Al復合顆粒，不僅改善原始納米顆粒自發(fā)團聚的特性，避免了納米TiB2顆粒暴露在空氣中造成的氧化及污染問題，而且解決了后續(xù)高真空電弧熔煉時因顆粒粒徑過小而被電弧擊飛的問題;
(2)本發(fā)明采用高真空電弧熔煉將高能球磨所制的亞毫米級TiB2/Al復合粒子熔煉成預制鑄錠，熔煉過程中施加電磁攪拌，從而促進納米TiB2顆粒在預制鑄錠中均勻分布，這對后續(xù)TiB2顆粒在鋁鋰基復合材料中的分布起到良好的預分散作用;
(3)本發(fā)明得到的TiB2/Al預制鑄錠可以直接、快速加入鋁鋰合金熔體中，解決納米顆粒難以加入鋁液的難題，尤其鋁鋰合金液中顆粒添加更為困難。在低真空-氬氣氣氛與熔劑雙重保護下，結合短時間的機械攪拌，能有效促進納米顆粒均勻分散的同時避免了傳統(tǒng)外加法因機械攪拌時間較長導致鋁鋰合金熔體吸氫氧化嚴重的問題，并且有效地改善了增強顆粒與鋁基體的潤濕性，有利于提高復合材料的力學性能;
(4)本發(fā)明優(yōu)化了熔煉過程中原料加入的順序和溫度控制，特別是針對純Li粒和TiB2/Al中間合金錠的加入，使用二次加料系統(tǒng)加料，從而減少純Li的損耗，降低因吸氫氧化等現(xiàn)象對材料性能的危害;
(5)采用本發(fā)明提供的多維間接超聲輔助熔體凝固技術，相比于傳統(tǒng)高真空或非真空直冷凝固方式，不僅可以大幅度減小熔體中縮孔縮松缺陷，而且能有效細化組織、改善成分偏析問題，從而提高鑄件質(zhì)量和性能。此外，該新方法相比于高真空熔鑄法，可操作性更強、成本更低，而又比非真空熔鑄法所制鑄件質(zhì)量更高，并且該新方法對鑄造鋁鋰合金的成分沒有特殊限制，甚至可以推廣應用于高質(zhì)量鋁鋰合金、其他鋁基復合材料等金屬材料的熔鑄。同時，該新方法中超聲時間短至30~120s，并可以根據(jù)鑄件形狀選擇變幅桿的數(shù)量與作用位置，大大提高生產(chǎn)效率;
(6)本發(fā)明通過液態(tài)外加料方式向鋁鋰合金中引入納米TiB2顆粒，不同于現(xiàn)有原位自生法制備鋁鋰基復合材料，可以避免因反應溫度過高而造成吸氣、氧化嚴重和顆粒尺寸、含量難以控制等問題;此外，本發(fā)明制備的鋁鋰基復合材料兼具了優(yōu)異的強度和塑性，真正實現(xiàn)了輕質(zhì)高強鋁鋰合金基體與高性能陶瓷顆粒兩者的優(yōu)點有機結合;
(7)本發(fā)明利用干磨式高能球磨法將納米TiB2顆粒與微米鋁粉混合制造出亞毫米級TiB2/Al復合粒子，然后制作出TiB2/Al復合粒子的預制鑄錠，相對于如薄帶這樣的結構預制鑄錠中可以加入更多的TiB2顆粒，這樣預制鑄錠中可以有更多的納米TiB2顆粒釋放到熔化的鋁鋰基復合材料原材料中，使鋁鋰基復合材料原材料中的TiB2顆粒含量更高，從而可以提高復合材料的性能;
(8)本發(fā)明將所述含納米顆粒的鋁鋰合金熔體通過漏液裝置澆入模具后進行超聲振動，并對模具型腔進行抽真空，保持預設真空度，冷卻后打開模具，即獲得所述的納米顆粒增強鑄造鋁鋰合金，直接漏液成型，沒有對鋁鋰合金熔體加壓，不需要使用大型壓鑄設備，加工工藝更簡單，加工成本更低，而且獲得的復合材料的性能仍然可以與加壓成型的方式獲得的復合材料的性能相當。
附圖說明
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：
圖1是本發(fā)明的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法的工藝流程圖;
圖2是本發(fā)明的高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法實施例中試樣的微觀表征圖。
具體實施方式
[0020]下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，包括如下步驟：
實施例一：參考圖1，本實施例中的鑄件為一個方塊狀鑄錠，鑄錠合金成分按質(zhì)量百分之比為：2.5%Li、1.5%Cu、0.2%Sc、0.5%TiB2、余量為Al，納米TiB2/Al預制鑄錠中納米顆粒含量為10wt.%。
[0022]本發(fā)明提供的一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，具體的制造方法為：
S101：按TiB2顆粒質(zhì)量含量為10%的配比，稱取平均粒徑為100nm的TiB2顆粒和平均粒徑為50μm的純鋁粉，經(jīng)轉速為200rpm的球磨機混合均勻并制成亞毫米級TiB2/Al復合粒子，采用高真空電弧熔煉爐，將復合粒子熔煉成直徑為10mm的多個預制鑄錠，電弧電流為16A，電磁攪拌速度為100rpm;
S102：將除純Li粒和TiB2/Al預制鑄錠之外的其他合金原材料放置于低真空攪拌井式熔化爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為700~750℃，熔煉過程中及時抽真空并采用氬氣洗氣，爐內(nèi)真空度小于或等于5Pa;
S103：待合金原材料完全熔化后，利用雙二次加料系統(tǒng)之一加入表面粘有適量鋁鋰合金專用商用覆蓋劑的純Li粒，加Li粒之前熔體溫度降至660~680℃，避免Li元素因溫度過高而發(fā)生嚴重過燒及吸氫氧化，隨后溫度升至700~720℃;
S104：利用另一二次加料系統(tǒng)加入TiB2/Al預制鑄錠，再向熔體施加機械攪拌(電磁攪拌)，加速預制鑄錠中納米TiB2顆粒釋放，并促進納米顆粒分散和熔體均質(zhì)性，得到含納米顆粒的鋁鋰合金復合熔體，攪拌溫度為700℃，攪拌速度為300rpm，攪拌時間為5min;
S105：將TiB2/Al-2.5Li-1.5Cu復合熔體通過漏液裝置迅速澆入模具中，開啟超聲振動輔助熔體凝固，通過超聲振動裝置中的多組間接超聲變幅桿作用于模具外壁，形成多維超聲組元，超聲效果更佳，熔體澆注溫度為670~690℃，間接超聲功率為2.8kW，超聲時間為60s，整個澆注過程模具型腔真空度小于或等于5Pa，冷卻后打開模具，制得納米顆粒增強鋁鋰基復合材料的方形鑄件，鑄件試樣的顯微組織如圖2所示;
實施例二：本實施例中的鑄件為一個圓形鑄錠，鑄錠合金成分按質(zhì)量百分之比為：0.6%Li、4.5%Cu、5%TiB2、余量為Al，納米TiB2/Al預制鑄錠中納米顆粒含量為40wt.%。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，具體的制造方法為：
S101：按TiB2顆粒質(zhì)量含量為20%的配比，稱取平均粒徑為100nm的TiB2顆粒和平均粒徑為50μm的純鋁粉，經(jīng)轉速為300rpm的球磨機混合均勻并制成亞毫米級TiB2/Al復合粒子，采用高真空電弧熔煉爐，將復合粒子熔煉成直徑為10mm的多個預制鑄錠，電弧電流為20A，電磁攪拌速度為200rpm;
S102：將除純Li粒和TiB2/Al預制鑄錠之外的其他原材料放置于低真空攪拌井式熔化爐內(nèi)熔化，熔煉溫度為700~750℃，熔煉過程中及時抽真空并采用氬氣洗氣，爐內(nèi)真空度小于或等于5Pa;
S103：待合金原材料完全熔化后，利用雙二次加料系統(tǒng)之一加入表面粘有適量鋁鋰合金專用商用覆蓋劑的純Li粒，加Li粒之前熔體溫度降至660~680℃，避免Li元素因溫度過高而發(fā)生嚴重過燒及吸氫氧化，隨后溫度升至700~720℃;
S104：利用另一二次加料系統(tǒng)加入TiB2/Al預制鑄錠，再向熔體施加機械攪拌(電磁攪拌)，加速預制鑄錠中納米TiB2顆粒釋放到熔體中，并促進納米顆粒分散和熔體均質(zhì)性，得到含納米顆粒的鋁鋰合金復合熔體，攪拌溫度為700℃，攪拌速度為500rpm，攪拌時間為10min;
S105：將TiB2/Al-0.3Li-4.5Cu復合熔體通過漏液裝置迅速澆入模具中，開啟超聲振動輔助熔體凝固，通過超聲振動裝置中的多組間接超聲變幅桿作用于模具外壁，形成多維超聲組元，超聲效果更佳，熔體澆注溫度為670~690℃，間接超聲功率為8.4kW，超聲時間為120s，整個過程模具型腔真空度小于或等于5Pa，冷卻后打開模具，制得納米顆粒增強鋁鋰基復合材料的圓形鑄件。
[0024]實施例三：本實施例中的鑄件為一個Z形鑄錠，鑄錠合金成分按質(zhì)量百分之比為：2% Li、2%Cu、0.5%Mg、0.2%Zr、0.15%Ag、1%TiB2、余量為Al，納米TiB2/Al預制鑄錠中納米顆粒含量為20wt.%。
[0025]本發(fā)明提供的一種高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法，具體的制造方法為：
S101：按TiB2顆粒含量為20%的配比，稱取平均粒徑為100nm的TiB2顆粒和平均粒徑為50μm的純鋁粉，經(jīng)轉速為250rpm的球磨機混合均勻并制成亞毫米級TiB2/Al復合粒子，采用高真空電弧熔煉爐，將復合粒子熔煉成直徑為10mm的多個預制鑄錠，電弧電流為18A，電磁攪拌速度為150rpm;
S102：將除純Li粒和TiB2/Al預制鑄錠之外的其他原材料放置于低真空攪拌井式熔化爐內(nèi)熔化，熔煉溫度為700~750℃，熔煉過程中及時抽真空并采用氬氣洗氣，爐內(nèi)真空度小于或等于5Pa;
S103：待合金原材料完全熔化后，利用雙二次加料系統(tǒng)之一加入表面粘有適量鋁鋰合金專用商用覆蓋劑的純Li粒，加Li粒之前熔體溫度降至660~680℃，避免Li元素因溫度過高而發(fā)生嚴重過燒及吸氫氧化，隨后溫度升至700~720℃;
S104：利用另一二次加料系統(tǒng)加入TiB2/Al預制鑄錠，再向熔體施加機械攪拌(電磁攪拌)，加速預制鑄錠中納米TiB2顆粒釋放，并促進納米顆粒分散和熔體均質(zhì)性，得到含納米顆粒的鋁鋰合金熔體，攪拌溫度為700℃，攪拌速度為400rpm，攪拌時間為8min;
S105：將TiB2/Al-2Li-2Cu復合熔體通過漏液裝置迅速澆入模具中，開啟超聲振動輔助熔體凝固，通過超聲振動裝置中的多組間接超聲變幅桿作用于模具外壁，形成多維超聲組元，超聲效果更佳，熔體澆注溫度為670~690℃，間接超聲功率為5.6kW，超聲時間為90s，整個澆注過程模具型腔真空度小于或等于5Pa，冷卻后打開模具，制得納米顆粒增強鋁鋰基復合材料的Z形鑄件。
[0026]表1為不同實施例中制備的鑄造鋁鋰合金材料的成分及其鑄態(tài)拉伸力學性能(抗拉強度、屈服強度和伸長率)測試結果數(shù)據(jù)。結果表明本發(fā)明提供的含納米顆粒的鑄造鋁鋰合金具有較高的強度和良好的韌性，其鑄態(tài)綜合力學性能高于現(xiàn)有顆粒增強鑄造鋁鋰合金復合材料，特別是伸長率。
[0027]表1：
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
說明書附圖(2)
聲明：
“高強韌納米TiB2增強鋁鋰基復合材料的制備方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網(wǎng)
來源：湖南大學蘇州研究院, 湖南大學
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2024年12月27日 ~ 29日 
