一种薄壁高强铝合金材料及其制备方法与流程

本发明涉及铝合金材料领域，具体涉及一种薄壁高强铝合金材料及其制备方法。

背景技术：

1、薄壁铸件由于其轻量型的结构能够增加有效载荷并且能减少能量的损耗，因而在航空航天和汽车制造工业领域有很大的优势。且前迫切需要解决的问题是满足设计师对薄壁铸件机械性能的需求。铝合金材料由于其铸造后具有低密度、高的强度系数和硬度成为薄壁铸件比较有希望的材料。

2、陶瓷铝合金结合了陶瓷颗粒及铝合金的优点，突破了单一材料的性能局限，具有轻质、高刚度、高强度、高抗疲劳、耐高温的优越性能，其力学性能远高于铝合金，同时保持了铝合金良好的加工制造性能。纳米陶瓷铝合金材料具有高刚度、高强度、高抗疲劳、耐高温等优越性能。开发纳米陶瓷铝合 金材料，通过优化设计，应用于汽车上的不同零部件，实现汽车降重、降成本、提高疲劳寿命等目标。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种薄壁高强铝合金材料，采用静电纺丝的陶瓷膜进行增强，将陶瓷膜设定为“w”型网状，可以再陶瓷膜上浇注铝水，可以得到薄壁高强的铝合金材料。

2、技术方案：一种薄壁高强铝合金材料，所述铝合金材料由铝合金和连续的“w”型网状陶瓷膜复合而成，所述铝合金和网状陶瓷膜在铝合金材料中的质量比为100：2.5-4，

3、所述铝合金材料由以下成分组成：

4、si为1-1.2份

5、cr为0.1-0.15份

6、mg0.6-0.75份

7、fe为0.1-0.25份

8、zn为0.05-0.1份

9、al为96-97.5份。

10、上述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1.静电纺丝液的制备：将al(no3)3·9h2o溶于水中，然后加入al粉，al粉和al(no3)3·9h2o的物质的量比为4-6:1，加热回流反应后，除去不溶杂质，然后减压浓缩，加入乙酸锰溶液、冰醋酸及适量pvp，搅拌得到透明均匀的溶胶；

12、s2.静电纺丝膜的制备：将步骤s1制备的溶胶进行静电纺丝，得到厚度为0.1-0.2mm的静电纺丝膜；

13、s3.陶瓷膜的烧结：将步骤s2制备的静电纺丝膜进行折弯固定，烧结，得到“w”型网状陶瓷膜；

14、s4.薄壁高强铝合金材料：将步骤s3制备的“w”型网状陶瓷膜，采用叠层的方式加入至铸造模具中，并浇注铝水，在冷却后进行均匀化处理，得到耐压铝合金材料。

15、优选的，所述步骤s1中al3+和mn2+的物质的量比为15-20:1。

16、优选的，所述溶胶中含铝量为8-10%，粘度为5.9-7.2mpa。

17、优选的，所述“w”型网状陶瓷膜的弯折角度为30-45°。

18、优选的，所述烧结参数为先以1-2℃·min-1速度从室温升至450-500℃，保温1h，继续以1℃·min-1升温至600-650℃，保温1h，然后以4-5℃·min-1 速度升至900-950℃，保温1h 后自然冷却。

19、优选的，所述“w”型网状陶瓷膜的厚度为1.5-2.5mm。

20、优选的，所述均匀化处理工艺为先在520-540℃下保温1.5-2.5h，然后在570-585℃下保温2.5-3.5h，最后强风冷却至200℃后水冷。

21、有益效果：本发明具有以下优点：

22、本发明中将mn元素加入至陶瓷材料中，在合金铸造会产生al(mnfe)si析出相，最后经过均匀化热处理，al(mnfe)si可以更好的钉扎位错，使得宏观条件下试样表现出拥有更高的冲击吸收功，更加有利于对抗恶劣的服役环境；

23、本发明中将陶瓷增强膜制备为“w”型网状陶瓷膜，将“w”型网状陶瓷膜叠层增强铝合金中，“w”型的网状膜具有较好的吸能效果，能够吸收外界的冲击，使铝合金具备耐冲击的效果；

24、本发明中将“w”型网状陶瓷膜的弯折角度为30-45°，这个角度的陶瓷膜具备更好的吸能效果使得铝合金材料具有更好的抗冲击效果。

技术特征：

1.一种薄壁高强铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料由铝合金和连续的“w”型网状陶瓷膜复合而成，所述铝合金和网状陶瓷膜在铝合金材料中的质量比为100：2.5-4，

2.根据权利要求1所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中al3+和mn2+的物质的量比为15-20:1。

4.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述溶胶中含铝量为8-10%，粘度为5.9-7.2mpa。

5.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述“w”型网状陶瓷膜的弯折角度为30-45°。

6.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述烧结参数为先以1-2℃·min-1速度从室温升至450-500℃，保温1h，继续以1℃·min-1升温至600-650℃，保温1h，然后以4-5℃·min-1 速度升至900-950℃，保温1h 后自然冷却。

7.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述“w”型网状陶瓷膜的厚度为1.5-2.5mm。

8.根据权利要求2所述的薄壁高强铝合金材料的制备方法，其特征在于：所述均匀化处理工艺为先在520-540℃下保温1.5-2.5h，然后在570-585℃下保温2.5-3.5h，最后强风冷却至200℃后水冷。

技术总结本发明提供了一种薄壁高强铝合金材料，所述铝合金材料由铝合金和连续的“w”型网状陶瓷膜复合而成，所述铝合金和网状陶瓷膜在铝合金材料中的质量比为100：2.5‑4，所述铝合金材料由以下成分组成：Si为1‑1.2份，Cr为0.1‑0.15份，Mg为0.6‑0.75份，Fe为0.1‑0.25份，Zn为0.05‑0.1份，Al为96‑97.5份。本发明中将陶瓷增强膜制备为“w”型网状陶瓷膜，将“w”型网状陶瓷膜叠层增强铝合金中，“w”型的网状膜具有较好的吸能效果，能够吸收外界的冲击，使铝合金具备耐冲击的效果。技术研发人员：崔立新,赵晓光,冯宗玲,唐建国,吴胜利,高尚辉,焦培勇,崔雷,吕涛,辛文侠,李成,许庆彬,张晓,杨国强,李明,许英杰,王志伟,王环宇,梁鹏,甘伟科,郭帅,张伟,赵虎,孙宇,郑婷婷,王世超受保护的技术使用者：山东创新金属科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9