利索能及
我要发布
收藏
专利号: 201810489362X
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高弹性铝基复合材料,其特征在于,该铝基复合材料由基材和增强体组成,所述基材为铝合金,所述增强体由碳纤维束丝和高熵合金颗粒组成。

2.根据权利要求1所述的铝基复合材料,其特征在于,所述增强体在复合材料中所占体积百分数为15~30%。

3.根据权利要求2所述的铝基复合材料,其特征在于,所述碳纤维束丝在复合材料中所占体积百分数为10~20%,所述高熵合金颗粒在复合材料所占体积百分数为5~10%。

4.根据权利要求1所述的铝基复合材料,其特征在于,所述的铝合金中各元素的质量分数为Cu 3.8~4.9%、Mg 1.2~1.8%、Mn 0.30~0.90%,其余为Al。

5.根据权利要求1所述的铝基复合材料,其特征在于,所述的高熵合金颗粒为TiCoCrFeNiAl,其粒径为20~50μm。

6.根据权利要求1所述的铝基复合材料,其特征在于,所述的碳纤维束丝包含500~

1000根单纤维,单根纤维直径为5~10μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的铝基复合材料的制备方法,其特征在于,该方法采用喷射沉积增材制造方法,包括以下步骤:

1)将碳纤维束丝缠绕在铝合金表面预切的螺旋型切槽中,铝合金不断做周向旋转,旋转速度5mm/s;

2)将纯Al坩埚熔炼炉熔化加注到金属液包中,通入气压为0.7~0.85Mpa的高压氮气将金属液雾化;

3)在步骤2)金属液雾化过程中向雾化室通入氧气与纯Al液滴发生氧化反应,沉积距离为400~450mm,在铝合金表面沉积形成Al2O3涂层获得了预置铝合金,保护碳纤维束丝在后续工序不被损伤;

4)将Al、Cu、Mn、Mg金属块按质量分数进行配制,得基材原料;

5)将步骤4)中获得的基材原料添加到坩埚熔炼炉熔化成金属液;

6)将高熵合金颗粒TiCoCrFeNiAl在球磨机中以100~150rpm转速机械球磨1~2h后粒度达到200目,得高熵合金粉末;

7)将步骤6)中获得的高熵合金粉末超声震荡充分搅拌加注到喷射沉积设备的固体颗粒流化输送器中;

8)将步骤5)获得的金属液注入到金属液包中;

9)将喷射沉积设备的固体颗粒流化输送器和雾化器同时通入气压为0.7~0.85MPa氮气将金属液和高熵合金颗粒同时雾化,沉积在周向旋转的预置铝合金上获得铸坯,铝合金旋转速度5mm/s;

10)将步骤9)获得的铸坯放到热挤压机中预热至450~500℃,保温30min,再在温度为

520℃,挤压比为20~30,挤压速度为1~3mm/s的条件下热挤压成型,得挤压管材;

11)将步骤10)获得的挤压管材进行第一级固溶处理,固溶温度470±5℃,保温时间2h,得第一级固溶处理后的管材;

12)将步骤11)中第一级固溶处理后的管材进行第二级固溶处理,固溶温度490±5℃,保温时间1h,室温水冷,转移时间≤12s,得第二级固溶处理后的管材;

13)将步骤12)中第二级固溶处理后的管材进行人工时效处理,时效温度190±5℃,保温时间12h,得铝基复合材料。

8.根据权利要求1-6任一项所述的铝基复合材料在制备钻杆中的应用。