CN109023166A - 一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料及制备方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料及制备方法及用途，其中的一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，包括如下步骤：将用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物放入底插电极全电熔炉熔炼，得到熔体；再将所述熔体通过拉丝漏版拉制为纤维或冷却成固体，粉碎成粉体。用纤维或粉体与铝镁合金制备的高强复合铝，其抗拉强度高，耐腐蚀性强，耐磨性能好。其抗拉强度高于5000系铝镁合金的最高强度值，可以作为5000系的海洋铝。

Description

一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料及制备方法及用途
技术领域
本发明属于铝基复合材料制备领域，具体地涉及一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料及制备方法。
背景技术
铝材第一代是纯铝(1825年，丹麦奥斯特)，铝材第二代是合金铝(1903年，美国铝业公司)，铝材第三代是陶瓷嵌合铝(1950s)。复合材的强度等于各组分强度的加权平均值。铝材添加高强度陶瓷后，整体强度并不是增强，而是大幅度跳水。说明陶瓷铝只是嵌合材，不是严格意义上的复合材。
陶瓷铝由于成本暴涨且强度跳水，仅适用于以强度换刚度的特殊环境，比如具有消声效应的鱼雷铝；不具备大规模商业推广的价值。1950至今近70年的探索，始终未能找到有效复合增强铝合金的工程纤维。纵观1903年合金铝问世以来，铝材创新未见革命性突破。
火成岩由岩浆凝固而成，约占地球岩石圈的95％，富含硅、铝、镁等铝合金增强组分。
但火成岩含有大量的晶体和少量的玻璃，在析晶温度区间晶体会迅速生长导致尘化。至今未见利用火成岩矿石，制备铝材增强用非晶高硅铝镁材料的报道。
发明内容
本发明的目的是克服火成岩在析晶区间迅速析晶尘化的世纪难题，提供一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物。
本发明的第二个目的是提供一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料。
本发明的第三个目的是提供一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法。
本发明的第四个目的是提供一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝的用途。
本发明的技术方案概述如下：
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由84％-99％的火成岩，0-15％的氧化镁，0-10％的氧化钾或氧化钙，1％-5％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量<3％，且火成岩所含氧化硅、氧化铝和氧化镁之和>68％。
一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将权利要求1的组合物，放入底插电极全电熔炉熔炼，得到熔体；
(2)按下述方式进行：
方式一：将所述熔体通过拉丝漏版拉制为纤维；
方式二：将所述熔体冷却成固体，粉碎成粉体。
上述方法制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料。
上述铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝的用途。
本发明的优点：
用本发明的铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝，其抗拉强度高，耐腐蚀性强，耐磨性能好。
附图说明
图1为纯铝和铝材增强用非晶高硅铝镁材料融合界面x750(A)及剖面x100(B)电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由90％的火成岩，2％的氧化镁，7％的氧化钾，1％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量2.87％，且火成岩所含氧化硅63.93％、氧化铝17.51％和氧化镁1.32％。
(火成岩石子采自河北，其重量比在1％以上的组分如下:氧化硅63.93％,氧化铝17.51％,氧化镁1.32％，氧化钾4.80％，氧化钙1.74％，氧化钠6.04％，氧化铁/亚铁2.87％)
实施例2
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由84％的火成岩，10％的氧化镁，5％的氧化钾，1％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量2.87％，且火成岩所含氧化硅63.93％、氧化铝17.51％和氧化镁1.32％。
(火成岩石子采自河北，其重量比在1％以上的组分如下:氧化硅63.93％,氧化铝17.51％,氧化镁1.32％，氧化钾4.80％，氧化钙1.74％，氧化钠6.04％，氧化铁/亚铁2.87％)
实施例3
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由99％的火成岩，1％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量2.87％，且火成岩所含氧化硅63.93％、氧化铝17.51％和氧化镁1.32％。
(火成岩石子采自河北，其重量比在1％以上的组分如下:氧化硅63.93％,氧化铝17.51％,氧化镁1.32％，氧化钾4.80％，氧化钙1.74％，氧化钠6.04％，氧化铁/亚铁2.87％)
实施例4
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由84％的火成岩，15％的氧化镁，1％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量2.87％，且火成岩所含氧化硅63.93％、氧化铝17.51％和氧化镁1.32％。
(火成岩石子采自吉林，其重量比在1％以上的组分如下：氧化硅68.57％,氧化铝14.79％,氧化钾7.12％，氧化钙2.07％，氧化钠3.86％，氧化铁/亚铁2.95％。)
实施例5
一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，按重量比由84％的火成岩，1％的氧化镁，10％的氧化钙，5％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量2.87％，且火成岩所含氧化硅63.93％、氧化铝17.51％和氧化镁1.32％。
(火成岩石子采自河北，其重量比在1％以上的组分如下:氧化硅63.93％,氧化铝17.51％,氧化镁1.32％，氧化钾4.80％，氧化钙1.74％，氧化钠6.04％，氧化铁/亚铁2.87％)
实施例6
一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将实施例1的组合物，放入底插电极全电熔炉1700℃熔炼，得到熔体；
(2)将熔体冷却成固体，粉碎成粉体。
实施例7
铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝，包括如下步骤：
(1)按重量配比为9:1的铝镁原料熔制为铝液；
(2)按重量份数，取3份加工成400目的实施例6制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料粉体，均匀撒入97份铝液中，降温增粘，用1300转/分的速度搅拌10分钟匀化；最后升温浇铸成高强复合铝。
高强复合铝抗拉强度为592.6-600.9MPa(湖南大学认证)。该强度1.45倍于5000系铝镁合金的最高强度值414MPa。可以作为5000系的海洋铝。
实施例8
一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将实施例2的组合物，放入底插电极全电熔炉1700℃熔炼，得到熔体；
(2)将熔体通过拉丝漏版拉制为直径是5μm的纤维，再将其切成3-5mm的短丝。
实施例9
铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝，包括如下步骤：
(1)按重量配比为9:1的铝镁原料熔制为铝液；
(2)按重量份数，取5份加工成400目的实施例8制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料短丝，均匀撒入95份铝液中，降温增粘，用1300转/分的速度搅拌10分钟匀化；最后升温浇铸成高强复合铝。
高强复合铝抗拉强度为640.1-670.2MPa。可以作为5000系的海洋铝。
实施例10
一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将实施例3制备的组合物，放入底插电极全电熔炉1700℃熔炼，得到熔体；
(2)将熔体冷却成固体，粉碎成粉体。
将实施例4或5制备的组合物，用本实施例的方法，分别获得相应的铝材增强用非晶高硅铝镁材料粉体。
实施例11
铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝，包括如下步骤：
(1)按重量配比为9:1的铝镁原料熔制为铝液；
(2)按重量份数，取3份加工成400目的实施例10制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料粉体，均匀撒入97份铝液中，降温增粘，用1300转/分的速度搅拌10分钟匀化；最后升温浇铸成高强复合铝。
高强复合铝抗拉强度平均值分别为618.1MPa。
实施例4、实施例5制备的组合物按实施例10的方法制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料粉体分别按本实施例方法制备的高强复合铝抗拉强度平均值分别为587.6MPa和543.8MPa。

Claims (4)

1.一种用于制备非晶高硅铝镁材料的组合物，其特征按重量比由84％-99％的火成岩，0-15％的氧化镁，0-10％的氧化钾或氧化钙，1％-5％的碳粉组成，所述火成岩所含氧化铁及氧化亚铁的总重量<3％，且火成岩所含氧化硅、氧化铝和氧化镁之和>68％。
2.一种铝材增强用非晶高硅铝镁材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)将权利要求1的组合物，放入底插电极全电熔炉熔炼，得到熔体；
(2)按下述方式进行：
方式一：将所述熔体通过拉丝漏版拉制为纤维；
方式二：将所述熔体冷却成固体，粉碎成粉体。
3.权利要求2的方法制备的铝材增强用非晶高硅铝镁材料。
4.权利要求3的铝材增强用非晶高硅铝镁材料制备高强复合铝的用途。
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