本发明属于金属材料，具体地，涉及一种高强高韧的铝合金复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、铝合金复合材料是指铝或铝合金与一种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成的材料，由于具有密度小、比刚度和比强度高等诸多优异性能，其中，al-cu铝合金以其具有优异的综合性能，被广泛应用于航空航天工业、汽车制造业、建筑行业等。
2、发明专利申请cn113943879a公布了一种高强高韧al-cu-(al-ti-nb-b)合金及其制备方法，先通过热力学计算确定al-ti-nb-b中间合金的ti和nb的比例，并采用氟盐反应法制备，采用热挤压法对al-ti-nb-b中间合金进行再加工，通过上述方法，降低了生产成本，然而，常规的铸造法很难保证a1-cu合金材料的均匀性,以及消除合金中成分偏析、孔洞等缺陷，同时，在熔炼过程中会由于熔炼液和空气中存在有氢气，出现氢脆，导致很难锻造出具有高强高韧性能的铝合金复合材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供以解决以下技术问题：
2、在熔炼过程中会由于熔炼液和空气中存在有氢气，导致出现氢脆，导致其力学性能的降低如何减少其带来的影响，同时，实现对铝合金复合材料实现增强增韧的效果。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种高强高韧的铝合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤s1、按照以下重量份，选择原料进行配料：基材90-110份、增强组分5-8份和增韧组分10-15份；其中，以质量百分比计，基材的成分及含量为：cu：2.5-3％、li：0.5-2％、mg：0.2-2％、sc：0.3-0.5％、ag：0.22-0.42％，cd:0.24-0.32％，余量为al；
6、上述配料过程中，添加了稀土金属sc、cd和ag，稀土金属和金属银均能通过沉淀强化与al-cu形成稀土相，并分布在晶界处，阻碍铝和铜相晶粒的长大，从而达到细化al-cu晶粒的效果，同时，分布在晶界处的稀土相起到钉扎效应，阻碍了严重的塑性变形带来位错滑动和孪生等变化，提高了铝材抵抗外力的能力，进而提高铝材的抗拉伸性能。
7、步骤s2、将纯铝锭投入熔炼炉中熔炼，保温20min，再向炉中加入纯铜锭、铝锂合金、铝镁合金、铝钪合金、铝银合金、铝镉合金和增韧组分，搅拌均匀后保温20min；然后进行精炼、扒渣、在线除气、铸造，得到铝合金铸锭；
8、步骤s3、惰性气氛下，向铝合金铸锭的表面沉积增强组分，得到铝合金复合材料；
9、步骤s4、将铝合金复合材料进行去应力退火，热轧后得到高强高韧的铝合金复合材料。
10、进一步地，步骤s2中，纯铝锭在熔炼炉温度为720℃时熔化完成，转入保温炉中，保温30min，然后提高保温炉温度至740℃，加入纯铜锭、铝锂合金、铝镁合金、铝钪合金、铝银合金、铝镉合金，搅拌均匀，再升温至850℃，加入增韧组分，多次搅拌均匀后，保温20min。
11、进一步地，步骤s2中，精炼温度为720-760℃，精炼过程采用石墨转子旋转喷吹法，使用的载体是纯度为99.999％的氮气，转速450r/min，气体流量2l/min。
12、进一步地，步骤s2中，精炼使用的精炼剂为六氯乙烷或六氟合铝酸钾。
13、进一步地，步骤s2中，采用缝隙喷嘴对铸坯进行冷却，冷却水的温度为20-25℃，射流角度为30°，缝隙厚度为1mm。
14、进一步地，步骤s3中，沉积的方法为激光熔化沉积，激光熔化沉积的激光功率1500-3000w，扫描速度1-100mm/s，该方法需要全程在氩气氛围下，保持工作舱内的氧含量低于50ppm，保证送粉气流量为5-8l/min，送粉速度为0.1-5r/min，增强组分的粒径为11-65μm，增强组分的沉积厚度为0.1-100mm。
15、进一步地，步骤s4中，去应力退火的方法为：将铝合金复合材料在低于1×10-3pa的气压下，以10-20℃/min的速度加热至400-500℃后保温1-2h。
16、进一步地，本发明先将经熔炼铸造工艺制备得到铝合金铸锭固定在三爪卡盘中，采用激光熔化沉积技术送粉打印，在铝合金铸锭的表面沉积增强组分，打印结束后将沉积管材进行去应力退火热处理，消除在沉积过程中产生的内应力，热处理后将铝合金复合材料进行轧制，进一步提高铝合金复合材料的强韧化程度，并将铝合金复合材料轧制成高强高韧铝合金复合材料。
17、进一步地，增韧组分的制备方法，包括以下步骤：
18、步骤b1、将无水乙醇和25-28wt％氨水搅拌均匀，得到混合液a,其中，无水乙醇和25-28wt％氨水的用量比为40-55ml：15-20ml；
19、步骤b2、将碳粉和碳酸钙置于混合液a中，超声处理0.5-1h，转速1000-1200rpm下，搅拌0.25h，再加入正硅酸乙酯，继续搅拌12-16h，过滤，用去离子水洗涤3-5次，真空120℃下干燥4-6h，得到增韧组分，其中，碳粉、碳酸钙、混合液a和正硅酸乙酯的用量比为1.1-1.75g：9-14.5g：55-75ml：80-120ml，超声分散的目的是为了实现增强组分、碳粉和碳酸钙在混合液a中的均匀分散，在制备过程中加入过量的正硅酸乙酯，实现正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅对碳粉和碳酸钙的充分包覆。
20、上述反应过程中，正硅酸乙酯碳在碳粉和碳酸钙表面进行水解缩合反应，从而得到以碳粉和碳酸钙为核，二氧化硅为壳的增韧组分。
21、进一步地，增强组分的制备方法，包括以下步骤：
22、步骤a1、按照mg的质量分数为0.3-0.7％、si的质量分数0.8-1.6％、sc的质量分数为0.10-0.25％、ti的质量分数为0.01-0.05％、c的质量分数为0.0015-0.0062％、余量为al；称取纯铝锭、铝镁合金、铝硅合金、铝钪合金、铝钛合金和碳化钛合金；
23、步骤a2、采用电炉自投固体料方式将步骤a1中称取的纯铝锭和铝钛合金加入到熔炼炉中，当熔体温度达到850℃时加入碳化钛合金，继续搅拌1h，得到熔体；
24、步骤a3、将步骤a2得到的熔体进行等梯度降温，等梯度升温速率为30℃/h，当温度降至800℃，加入铝钪合金，当熔体温度降至740℃时，加入铝镁合金、铝硅合金和铝钛合金，然后搅拌得到铝合金熔体；
25、步骤a4、将步骤a3中熔炼后的铝合金熔体转入雾化罐内，利用氦气进行雾化制粉，得到预合金金属粉；
26、步骤a5、对步骤a4中预合金金属粉进行过目筛分处理，冷却至室温，得到增强组分。
27、进一步地，增强组分的平均粒径为35μm的金属粉末，粒径范围为11-65μm。
28、本发明的有益效果：
29、(1)本发明技术方案中，在铝合金的熔炼过程中，加入了增韧组分，增韧组分外层的二氧化硅率先发生溶解，纳米二氧化硅颗粒不仅可以固定和阻止铝合金各组分的位错，同时，其可以细化它们间的微观结构，从而提高力学强度，随后，碳酸钙在高温下发生分解，分解产生的二氧化碳能有效地将熔体内的微小非金属夹杂物带往液面，分解后产生的氧化钙能够在精炼剂的作用下去除，碳粉能够与氧气和氢气等气体发生反应，从而起到脱氢、脱氧、去氧化皮等作用，因而可以净化铝液，通过上述物质的协同作用，不仅能够增强制备得到的铝合金复合材料的力学性能，同时能有效减少熔体中氧气和氢气等活泼性气体对铝合金孔隙率的不利影响。
30、(2)本发明技术方案中，通过激光熔化沉积法在铝合金铸锭的表面沉积增强组分，增强组分中含有mg、si、sc和碳化钛，mg和sc元素均为铝合金复合材料中基材的重要组成部分，加入它们不仅很好的修复在熔炼铸锭过程中产生的缺陷损失，同时，mg比较活泼，在铝合金中，容易与si和al反应生成mg2si和mg2al等高强度的化合物，sc元素的会与al元素形成稳定的热力学平衡相，同时，其可以作为高效异质形核质点，诱发等轴晶形成，从而细化晶粒、提高合金强度，纳米碳化钛颗粒能促进凝固过程中α-al形核、细化晶粒，通过上述各物质的协同作用，进一步增强铝合金复合材料的强度。