技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種al3cuni和al7cu4ni復(fù)合增強(qiáng)al-mg2si基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
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由于mg2si具有低密度、高熔點(diǎn)、高硬度、高彈性模量等優(yōu)點(diǎn)，其可作為鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體，從而起到第二相顆粒增強(qiáng)的作用。與外加陶瓷顆粒sic、tic、tib2、al2o3等復(fù)合材料相比，mg2si增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料由于其增強(qiáng)相mg2si是在凝固過程中原位生成，故與基體相容性好、界面干凈、結(jié)合牢固、熱穩(wěn)定性好，且增強(qiáng)體分布更為均勻，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低廉，復(fù)合材料的切削加工性和成形性也遠(yuǎn)優(yōu)于陶瓷顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料。因此，al-mg2si復(fù)合材料在汽車等領(lǐng)域有著巨大的市場(chǎng)潛力和廣泛的應(yīng)用前景，但缺點(diǎn)是高溫性能還有待提高。
異相強(qiáng)化是一種對(duì)鋁合金及其復(fù)合材料最有效的高溫強(qiáng)化機(jī)制。異相強(qiáng)化主要靠各種金屬間化合相,而沿晶界分布的耐熱金屬間化合物對(duì)高溫強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種al3cuni和al7cu4ni復(fù)合增強(qiáng)al-mg2si基復(fù)合材料及其制備方法，在不降低al-mg2si基復(fù)合材料室溫強(qiáng)度的同時(shí)，引入形狀復(fù)雜且熱穩(wěn)定好的強(qiáng)化相(al3cuni和al7cu4ni相)，提高材料的高溫強(qiáng)度。該制備方法生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)便、適合工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種al-mg2si基復(fù)合材料，其特征在于，所述al-mg2si基復(fù)合材料由基體和增強(qiáng)相組成，基體為al，增強(qiáng)相為mg2si、al3cuni和al7cu4ni，其中al3cuni相由銅和鎳溶解后與鋁共同反應(yīng)生成，al7cu4ni相由部分al3cuni通過包晶反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成，具體元素組成為：
所述al3cuni相呈條帶狀，al7cu4ni相呈魚骨狀。
一種al-mg2si基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)首先按以下質(zhì)量百分比準(zhǔn)備所需原料：47.5-77.5％的純鋁、9.5％的純鎂、5.5％的純硅、5％-22.5％鋁-銅中間合金、2.5％-15％鋁-鎳中間合金，按照cu:ni質(zhì)量百分比為3:1進(jìn)行配料；
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至750℃-850℃，先加入純硅，待完全熔化后攪拌5-15分鐘，溫度降至600℃--700℃，將純鎂壓入熔體底部保溫10分鐘，加入0.5wt.％的c2c16除氣除渣；
(3)將溫度升高到750℃-850℃，加入鋁-銅中間合金和鋁-鎳中間合金，保溫并攪拌5-30分鐘后澆注成錠。
步驟(3)中鋁-銅中間合金中銅的質(zhì)量百分比為20％-30％、鋁-鎳中間合金中鎳的質(zhì)量百分比為10％-20％。
本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料中mg與si反應(yīng)生成mg2si相，在凝固過程中首先析出。鋁-銅中間合金和鋁-鎳中間合金中的銅和鎳溶解后與鋁共同反應(yīng)先生成al3cuni相，再通過包晶反應(yīng)部分al3cuni轉(zhuǎn)變?yōu)閍l7cu4ni相，制備過程中無需特殊設(shè)備，制備工藝較簡(jiǎn)單。在保持復(fù)合材料中原有mg2si增強(qiáng)作用的同時(shí)，引入耐熱相al3cuni和al7cu4ni提高材料的高溫性能，適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。
具體實(shí)施方式：
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述發(fā)明。應(yīng)說明的是：以下實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案。一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
實(shí)施例1：
(1)按以下質(zhì)量百分比準(zhǔn)備好原料：純鋁72.5％、純鎂9.5％、純硅5.5％、7.5％的鋁銅中間合金、5％的鋁鎳中間合金，其中鋁-銅中間合金的含銅量為20％和鋁-鎳中間合金的含鎳量為10％；
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至750℃，先加入純硅，待完全熔化后攪拌5分鐘，溫度降至600℃再將純鎂壓入熔體底部保溫10分鐘，加入0.5wt.％的c2c16除氣除渣；
(3)再將溫度升高到750℃，加入10％鋁-銅中間合金和10％鋁-鎳中間合金，保溫并攪拌10分鐘后澆注成錠。
所制備al3cuni增強(qiáng)al-mg2si基復(fù)合材料的組成為：
實(shí)施例2：
(1)按以下質(zhì)量百分比準(zhǔn)備好原料：純鋁75％、純鎂9.5％、純硅5.5％、10％的鋁銅中間合金、10％的鋁鎳中間合金，其中鋁-銅中間合金的含銅量為30％和鋁-鎳中間合金的含鎳量為10％；
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至800℃，先加入純硅，待完全熔化后攪拌10分鐘，溫度降至650℃再將純鎂壓入熔體底部保溫10分鐘，加入0.5wt.％的c2c16除氣除渣；
(3)再將溫度升高到800℃，加入7.5％鋁-銅中間合金和5％鋁-鎳中間合金，保溫并攪拌20分鐘后澆注成錠。
所制備al3cuni增強(qiáng)al-mg2si基復(fù)合材料的組成為：
實(shí)施例3：
(1)按以下質(zhì)量百分比準(zhǔn)備好原料：純鋁62.5％、純鎂9.5％、純硅5.5％、15％的鋁銅中間合金、7.5％的鋁鎳中間合金，其中鋁-銅中間合金的含銅量為30％和鋁-鎳中間合金的含鎳量為20％；
(2)在熔煉爐中將純鋁熔化至800℃，先加入純硅，待完全熔化后攪拌10分鐘，溫度降至650℃再將純鎂壓入熔體底部保溫10分鐘，加入0.5wt.％的c2c16除氣除渣；
(3)再將溫度升高到850℃，加入15％鋁-銅中間合金和7.5％鋁-鎳中間合金，保溫并攪拌30分鐘后澆注成錠。
所制備al3cuni增強(qiáng)al-mg2si基復(fù)合材料的組成為：