一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法转让专利
申请号 : CN201911173275.4
文献号 : CN112853164B
文献日 : 2021-09-17
发明人 : 贺显聪 , 陈静涛 , 翁瑶瑶 , 夏巍 , 张震 , 吴佳伟
申请人 : 南京工程学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法,其特征在于,具有如下步骤:
(1)设计纳米石墨烯、镁、硅、铝原料配比,以原料总重量计,其中包括0.5wt%纳米石墨烯、镁粉0.5‑0.8 wt%,硅粉0.5‑0.6wt%,余量为铝;
(2)按比例均匀混合镁粉、硅粉、纳米石墨烯,再加入铝粉作为粘结剂,将上述混合均匀的合金粉附着在钨钼合金球上,作为合金添加剂待用;
(3)将纯铝锭在坩埚电阻炉熔化,控制温度700‑720℃;
(4)将步骤(2)制备好的合金添加剂加入步骤(3)熔化的铝液中,不断吹入氩气搅拌均匀,待合金添加剂全部熔入铝液,捞出钨钼合金球和渣后,将铝合金液浇注到通有冷却水的钢模中,用盐酸清洗回收钨钼合金球;
(5)将均匀化处理后的铝合金加工成标准试样,在室温下采用高频疲劳试验机自动调频循环交变应力处理,加应力100‑150MPa,循环交变应力作用时间2‑10h;循环交变应力拖拽位错来回移动,将发生循环塑性变形重复注入空位,并在高驱动力下产生溶质聚集体,形成高位错密度的均匀化复合纳米结构;
(6)对实验样品进行微观和性能检测。
2.根据权利要求1所述的一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法,其特征在于,所述步骤(2)的处理如下:将镁粉和硅粉按比例混合,再加入纳米石墨烯手工混匀,加入铝粉作为粘合剂,装入真空球磨罐中,并加入钨钼合金球,密封抽真空至0.1Pa,再充入氩气,进行高速球磨30‑60min混合均匀,将合金粉全部附着在钨钼合金球上。
3.根据权利要求1所述的一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法,其特征在于,所述步骤(3)采用坩埚电阻炉熔炼,升温速率15‑20℃/min,熔炼温度700‑720℃,保温10‑20min,得到铝液。
4.根据权利要求1所述的一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法,其特征在于,所述步骤(4):将合金添加剂加入铝液中并吹氩气搅拌均匀,炉温升至730‑750℃,保温10‑20min,在通有冷却水的浇注钢模中进行浇注,用盐酸清洗回收钨钼合金球。
5.一种采用权利要求1‑4任一项所述一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法制备得到的高强韧化高导铝合金。
说明书 :
一种循环交变应力作用复合纳米相强韧化铝合金的方法
技术领域
背景技术
常稀缺。固溶时效处理提高铝合金的强度硬度的同时降低塑韧性及导电性。通过塑性变形,
经回复与再结晶,提高强度硬度同时也降低塑韧性和导电性。在铝合金中添加石墨烯可以
提高强度,改善导电性能(中国有色金属学报, 2017, 27(11), 1‑8),但是石墨烯在铝基体
中的分散均匀性不理想,强韧化效果不明显。
发明内容
下注入空位,在空位和纳米石墨烯界面处析出复合纳米相,在不降低导电性能的同时使铝
合金强韧性提高。
金粉混合均匀。将混合粉末放入球磨罐中,并加入清洗干净的钨钼合金球,密封抽真空至
0.1Pa,再充入氩气。调节球磨转速300‑500r/min,球磨30‑60 min,使粉末均匀化,将全部粉
末均匀附着于钨钼合金球表面,作为合金添加剂待用。
水的钢模中,用盐酸清洗回收钨钼合金球。
应力拖拽位错来回移动,将发生循环塑性变形重复注入空位,并在高驱动力下产生溶质聚
集体,形成高位错密度的均匀化复合纳米结构。
具体实施方式
循环交变应力作用,不断在铝合金基体注入空位,在纳米石墨烯界面和铝基体中析出复合
纳米团簇得到强韧化铝合金。
钨钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气在300r/min进行球磨,使合金粉全部均匀附
载在钨钼合金球表面。将附有合金的钨钼合金球加入重358.8g的铝液中,炉温升高至730
℃,不断搅拌,混合均匀,10min后捞出钨钼合金球和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,
用盐酸清洗回收钨钼合金球。
合,将混合粉末装入真空球磨罐,放入钨钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气在
300r/min进行球磨,使合金粉全部均匀附载在钨钼合金球表面。将附有合金的钨钼合金球
加入重356.8g的铝液中,炉温升高至730℃,不断搅拌,混合均匀,10min后捞出钨钼合金球
和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,用盐酸清洗回收钨钼合金球。
钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气,在300r/min进行球磨60min,使合金粉全部均
匀附载在钨钼合金球表面,作为合金添加剂待用。
升高至730℃,10min后捞出钨钼合金球和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,用盐酸清洗
回收钨钼合金球。将铝合金锭加工成标准棒形式样,采用高频疲劳试验机自动调频循环交
变应力处理,在100MPa下进行轴向拉压,交变应力作用时间4h。
钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气,在300r/min进行球磨40min,使合金粉全部均
匀附载在钨钼合金球表面,作为合金添加剂待用。
升高至750℃,20min后捞出钨钼合金球和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,用盐酸清洗
回收钨钼合金球。将铝合金锭加工成标准棒形式样,高频疲劳试验机采用自动调频循环应
力处理,在120MPa下进行轴向拉压,交变应力作用时间2h。
钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气,在300r/min进行球磨60min,使合金粉全部均
匀附载在钨钼合金球表面,作为合金添加剂待用。
升高至750℃,不断搅拌,15min后捞出钨钼合金球和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,
用盐酸清洗回收钨钼合金球。将处理后的铝合金块加工成标准棒形式样,采用高频疲劳试
验机自动调频循环应力处理,在150MPa下进行轴向拉‑压循环,交变应力作用时间4h。
钼合金球,抽真空至0.1Pa以下,再充入氩气,在500r/min进行球磨30min,使合金粉全部均
匀附载在钨钼合金球表面,作为合金添加剂待用。
升高至730℃,不断搅拌,10min后捞出钨钼合金球和渣,并快速浇注通有冷却水的钢模中,
用盐酸清洗回收钨钼合金球。将铝合金锭加工成标准棒形式样,采用高频疲劳试验机自动
调频循环应力处理,在150MPa下进行轴向拉‑压循环,交变应力作用时间10h。