本發明專利技術提供一種磁化學生成低膨脹系數鋁基復合材料的制備方法，該低膨脹系數鋁基復合材料是在高硅鋁合金熔體中，置入摩爾比例1:2的K2TiF6粉和KBF4粉，通過低頻旋轉磁場下原位反應技術在高硅鋁合金熔體中生成二元陶瓷顆粒Al3Ti和TiB2來制得低膨脹系數鋁基復合材料。本發明專利技術的制備方法是利用低頻旋轉磁場下的原位反應相結合制備低膨脹系數鋁基復合材料，實現了原高硅鋁合金材料膨脹系數的明顯降低，該低膨脹系數材料也具有高比強度、比剛度以及良好的韌性、耐磨性。因而可以在很多領域內代替原有材料，以超低的膨脹系數來提高零件的使用壽命，從而大幅度降低零件使用成本，高效耐用環保。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料技術制備
，涉及一種磁化學生成低膨脹系數鋁基復合材料，具體是Al3Ti與TiB2 二元陶瓷顆粒增強高硅鋁合金的制備方法，實現了熱膨脹系數的明顯降低。
技術介紹
高硅鋁合金因其擁有低熱膨脹系數，能與S1、GaAs等芯片相匹配，能對芯片起保護作用，導熱性能好，及時散熱，氣密性好，耐高溫、耐腐蝕、抗輻射，同時擁有高比強度、t匕剛度，良好的加工成型性能以及低密度，成本低廉等優點，一直是用于航空航天、電子封裝等的重要材料。廣泛應用于電子封裝中承載電子元器件及其相互聯線，起機械支持，密封環境保護，信號傳遞，散熱和屏蔽等作用，是集成電路的密封體，對電路的性能和可靠性具有非常重要的影響。現今很多國家都在努力嘗試以不同方法生產這種合金。由于其優異的綜 合性能恰好與電子封裝材料不斷向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向發展相契合，使得對此種合金的需求十分迫切。原位反應合成技術(Reactive Synthesis)是1989年由Koczak等首先提出，又稱原位復合材料(In-situ Composites)用于制備顆粒增強金屬基復合材料。這種技術生成增強體表面無污染，避免了與基體相容性不良的問題，界面結合強度高是由于增強體是從金屬基體中原位形核、長大的熱力學穩定相。因而該類技術被譽為具有突破性的新技術，已成為鋁基復合材料研究中的一個新亮點。原位反應技術的發展也為尋找低膨脹系數材料提供了一個新的方向。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種磁化學生成低膨脹系數鋁基復合材料，另一目的在于提供，利用原位反應技術工藝外加低頻旋轉磁場來制備二元顆粒增強高硅鋁合金，從而達到熱膨脹系數的明顯降低。本專利技術的技術方案是 本專利技術的低膨脹系數材料，是在高硅鋁合金熔體中，置入按粉按摩爾比例1:2比例預配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，在低頻旋轉磁場的作用下，使得K2TiF6粉和KBF4粉彌散分布于熔體內，并與合金熔體中Al元素發生劇烈化學反應分別生成二元增強顆粒Al3Ti和TiB2,最終制得本專利技術的低膨脹系數鋁基復合材料。其具體制備步驟是(I)將按K2TiF6粉和KBF4粉按比例備好待用；(2)將高硅鋁合金處理為熔融狀態；(3)將預配制好K2TiF6粉和KBF4粉置入高硅鋁合金熔體中，進行原位反應；(4)立即使用低頻旋轉磁場對反應熔體進行處理；(5)將處理后的熔體澆鑄工件模具內，最后獲該低膨脹系數鋁基復合材料。本專利技術中所述高硅鋁合金是Al- (20%-50%) Si合金。上述步驟(I)中K2TiF6粉和KBF4粉摩爾比例1:2。上述步驟(3)中熔體原位反應溫度850°C _870°C。上述步驟(4)使用低頻旋轉磁場對反應熔體進行處理；控制勵磁電流200A-220A、頻率3Hz_5Hz,作用時間3min_5min。原高硅鋁合金的熱膨脹系數為8. 5Χ10_6/Κ -12X10_6/K，而本專利技術利用低頻旋轉磁場下原位反應技術制備的鋁基復合材料熱膨脹系數為3X10_6/K -6XlO-6A,幾乎降低至原來的二分之一。此外此專利技術材料具有較高的強度，及良好的韌性，而且輕質環保，不僅可用于飛機的某些零部件結構，而且廣泛應用于電子材料的封裝，以其超低膨脹系數可延長電子產品的壽命，避免了零部件由于溫度過高而發生熱膨脹損壞，同時降低了零件使用成本。 本專利技術的制備方法工藝簡單，操作方便，容易實現工業規模生產，并且所用的高硅鋁合金和K2TiF6、KBF4反應粉劑，來源豐富，價格低廉。綜上，本專利技術材料不但較好的保持了原有的比強度及韌性，而且大幅度降低了鋁基復合材料的熱膨脹系數，最重要的是提供了成本低廉易于推廣的制備方法。具體實施例方式以下結合實施例對本專利技術做進一步的闡述。實施例1 制備IOkg該低膨脹系數鋁基復合材料，其中TiB2組分重量百分比10%，和A13Ti組分重量百分比18%，其余為Al-20%Si合金；(1)配料K2TiF63.4kg、KBF43. 6kg, Al_20%Si 合金 9. 64kg (2)先將K2TiF6、KBF4粉末按摩爾比1:2混合均勻后，將Al_20%Si鋁合金錠放入石墨坩堝中，將其置于30kW的井式電爐中進行熔煉，升溫至850°C，將預先備好的混合粉末置于坩堝內，同時用鐘罩壓入熔體中進行原位反應。(3)同時立即外加低頻旋轉磁場控制勵磁電流200A、頻率5Hz,作用時間3min。(4)低頻旋轉磁場處理結束后，熔體靜置5min，溫度降至700-73(TC，精煉，扒渣，燒入水冷銅模。此條件下獲得的鋁基復合材料熱膨脹系數為5. 6X 10_6/K，而原Al_20%Si鋁合金的熱膨脹系數為ιιχιο-6/κ，由此可見，磁化學下制備的二元顆粒增強鋁基復合材料熱膨脹系數得到了明顯降低。實施例2 制備IOkg該低膨脹系數鋁基復合材料，其中TiB2組分重量百分比10% JPAl3Ti組分重量百分比18%，其余為Al-50%Si合金；(1)配料K2TiF63.4kg、KBF43. 6kg, Al_50%Si 合金 9. 64kg (2)先將K2TiF6、KBF4粉末按摩爾比1:2混合均勻后，將Al_50%Si鋁合金錠放入石墨坩堝中，將其置于30kW的井式電爐中進行熔煉，升溫至870°C，將預先備好的混合粉末置于坩堝內，同時用鐘罩壓入熔體中進行原位反應。(3)同時立即外加低頻旋轉磁場控制勵磁電流220A、頻率3Hz,作用時間5min。(4)低頻旋轉磁場處理結束后，熔體靜置5min，溫度降至700-73(TC，精煉，扒渣，燒入水冷銅模。此條件下獲得的鋁基復合材料熱膨脹系數為3X 10_6/K，而原Al_50%Si鋁合金的熱膨脹系數為8. 5XlO-6A,由此可見，在硅百分含量較高的磁化學下制備而成的二元顆粒增強鋁基復合材料熱膨脹系數得到了更大幅度的降低。·權利要求1.一種磁化學生成低膨脹系數鋁基復合材料，其特征在于通過下述方法制得在高硅鋁合金熔體中，置入按摩爾比例1:2預配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，通過低頻旋轉磁場下的原位反應在高硅鋁合金熔體中分別生成二元的增強顆粒Al3Ti和TiB2，其中Al3Ti和TiB2總質量分數為合金的20%-30%。2.，其特征在于該方法包括下述步驟(1)將K2TiF6粉和KBF4粉按摩爾比例1:2備好待用；(2)將高硅鋁合金熔融；(3)將K2TiF6粉和KBF4粉按粉按摩爾比例1:2置于高硅鋁合金熔體中，進行原位反應； (4)立即使用低頻旋轉磁場對反應熔體進行處理；(5)將處理后熔體澆鑄模具內，獲得該低膨脹系數鋁基復合材料。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述高硅鋁合金是Al-(20%-50%)Si合金。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于=K2TiF6粉和KBF4粉摩爾比例1:2。5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于步驟3中熔體原位反應溫度850°C-870。。。6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于步驟4使用低頻旋轉磁場對反應熔體進行處理；控制勵磁電流200 - 220A、頻率3 - 5Hz，作用時間3min_5min。全文摘要本專利技術提供，該低膨脹系數鋁基復合材料是在高硅鋁合金熔體中，置入摩爾比例1:2的K2TiF6粉和KBF4粉，通過低頻旋轉磁場下原位反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種磁化學生成低膨脹系數鋁基復合材料，其特征在于通過下述方法制得：在高硅鋁合金熔體中，置入按摩爾比例1:2預配制好的K2TiF6粉和KBF4粉，通過低頻旋轉磁場下的原位反應在高硅鋁合金熔體中分別生成二元的增強顆粒Al3Ti和TiB2，其中Al3Ti和TiB2總質量分數為合金的20%?30%。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：焦雷，趙玉濤，李惠，于艷伶，吳岳，王曉路，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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