本发明属于金属基复合材料制备，具体涉及一种晶内增强相增强铝基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、增强相的晶间分布特征是导致铝基复合材料塑性损失的主要原因之一，由于界面能较高，增强相倾向于沿晶界分布，而晶界是变形过程中应力集中的来源，导致金属基复合材料的早期裂纹萌生和破坏。目前的解决方案主要是通过引入形核剂(如tib2)在晶内形核从而促进应力重分布，有利于提高塑性，形核剂通常含量低于5％，并且会随着热加工过程发生粗化，未能根本上解决增强相晶内可控分布的瓶颈。
2、现有技术中，上述增强金属基复合材料制备工艺主要包括铸造和增材/熔覆/喷涂制造。其中，铸造是目前制备颗粒增强金属基复合材料的主要工艺，但该工艺由于凝固速度相对较慢，导致晶粒尺寸较为粗大，需要通过轧制与热处理等工艺来进一步提升颗粒增强金属基复合材料性能，现有技术中通过添加合金元素(如ti、mg)来提升颗粒增强相与基体间的润湿性，但仍无法改变颗粒增强相位于晶界分布的缺陷。
3、增材/熔覆/喷涂制造工艺由于具有较快的凝固速度，并且颗粒成分与基体可以较为灵活的设计，但上述工艺通常具有高温快速非平衡(＞1500℃)的特点，会造成颗粒增强相的运动难以控制，因此在采用增材/熔覆/喷涂制造颗粒增强金属基复合材料时，仍存在无法实现颗粒增强相位于晶界分布的缺陷。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种晶内增强相增强铝基复合材料及其制备方法，本发明制备的晶内增强相增强铝基复合材料的颗粒增强相位于铝基质晶内，具有优异的抗拉强度和塑性。
2、为了实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
3、一种晶内增强相增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将sic/al复合基体和钛材进行穿透型匙孔激光焊接处理，得到铝基复合材料前驱体；
5、将所述铝基复合材料前驱体进行搅拌摩擦焊接处理，得到所述晶内增强相增强铝基复合材料。
6、优选地，所述sic/al基体中sic的体积分数为5～25％。
7、优选地，所述sic/al基体和钛材的厚度独立为0.02～0.05mm。
8、优选地，所述穿透型匙孔激光焊接处理的条件包括：激光功率为8～9kw，焊接速度为114～160mm/s；激光功率与焊接速度的比值≥50j/mm；激光功率与晶内增强相增强铝基复合材料厚度的比值为1750～2250w/mm。
9、优选地，所述搅拌摩擦焊接处理的条件包括：激光头以5°～15°的角度向焊接方向倾斜，搅拌针转速为600～800rpm，行进速度为40～60mm/min。
10、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的晶内增强相增强铝基复合材料，包括铝基质和分布在所述铝基质晶内的增强相；所述增强相为(al,si)3ti相、tic相和sic颗粒。
11、优选地，所述sic颗粒的粒径为3～15μm。
12、本发明还提供了上述技术方案所述晶内增强相增强铝基复合材料在火车、探月车的车支架或舱门中的应用。
13、本发明提供了一种晶内增强相增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将sic/al复合基体和钛材进行穿透型匙孔激光焊接处理，得到铝基复合材料前驱体；将所述铝基复合材料前驱体进行搅拌摩擦焊接处理，得到所述晶内增强相增强铝基复合材料。本发明通过采用穿透型匙孔激光焊接工艺，可以使熔池的凝固速度大于增强相的运动速度，从而达到吞噬增强相到铝基质晶内的效果，随后采用搅拌摩擦焊接工艺进行塑性加工，对吞噬在晶内的(al,si)3ti相、tic相和sic颗粒进行剧烈的固态塑性变形，通过类似于“晶内揉搓”的概念实现了晶内增强相的显著细化与均匀化，使增强相均布分布于铝基质晶内，进而提升了晶内增强相增强铝基复合材料的抗拉强度与塑性。
14、本发明还提供了上述制备方法制备的晶内增强相增强铝基复合材料，本发明所述晶内增强相增强铝基复合材料的增强相分布于al基质晶内，具有优异的抗拉强度与塑性。由本发明实施例结果可知，所述晶内增强相增强铝基复合材料的抗拉强度为313～337mpa，断裂延伸率为4.05～4.93％。
1.一种晶内增强相增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述sic/al基体中sic的体积分数为5～25％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述sic/al基体和钛材的厚度独立为0.02～0.05mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述穿透型匙孔激光焊接处理的条件包括：激光功率为8～9kw，焊接速度为114～160mm/s；激光功率与焊接速度的比值≥50j/mm；激光功率与晶内增强相增强铝基复合材料厚度的比值为1750～2250w/mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接处理的条件包括：激光头以5°～15°的角度向焊接方向倾斜，搅拌针转速为600～800rpm，行进速度为40～60mm/min。
6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备的晶内增强相增强铝基复合材料，其特征在于，包括铝基质和分布在所述铝基质晶内的增强相；所述增强相为(al,si)3ti相、tic相和sic颗粒。
7.根据权利要求6所述晶内增强相增强铝基复合材料，其特征在于，所述sic颗粒的粒径为3～15μm。
8.权利要求6或7所述晶内增强相增强铝基复合材料在火车、探月车的车支架或舱门中的应用。
