[发明专利]镁基复合材料的制备方法及制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法及制备装置，尤其涉及一种镁基复 合材料的制备方法及制备装置。

背景技术

镁合金是现代结构金属材料中最轻的一种，纯镁的密度约为1.74克每 立方厘米，为铝密度的2/3，钢密度的1/4。镁合金的优点是密度小，比强度、 比钢度高，减震性好，同时还具有优良的铸造性能、切削加工性能、导热性 能和电磁屏蔽性能，被广泛应用于汽车制造业、航空、航天、光学仪器制造 和国防等领域。

但是，现有技术中镁合金的韧性及强度均不能达到工业上的要求。为了 解决这一问题，一般采用向镁合金中加入纳米级增强体的方式提高材料的强 度和韧性。纳米级增强体是具有纳米级晶体的微细颗粒。纳米级增强体均匀 弥散分布于合金基体中可以有效细化合金的晶粒，从而提高合金强度。此类 纳米级增强体有：碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al₂O₃)、碳化钛(TiC) 等。为了使纳米级增强体均匀分布于镁基体中，解决镁基复合材料中纳米级 增强体纳米级增强体的分散问题，通常采用粉末冶金的方法，将纳米级增强 体粉体与镁基金属粉体混合，进行压制成型。然而，现有技术中采用的单纯 的粉末冶金法制备的镁基复合材料内部较为疏松，存在致密度不高等缺陷。 在现有技术中，为了解决这一问题，通常经粉抹冶金法制备的镁基复合材料 需要经历一个热挤压过程，使镁合金内部结构致密化，这一热挤压过程增加 了生产工序，进而增加了生产的成本。

高速压制技术(HVC)是利用高速的锤头(2至30米每秒)向充满模腔的粉 末冲击，利用粉末在短时间内所受的一次或多次冲击波能量而焊合，再经过 烧结硬化而成形的工艺，是一种制备高密度超大零件的有效手段(请参见， HVC punches PM to new mass production limits，Richard F，MPR，vol 57(9)，p26(2002))。并且，高速压制的坯体在烧结硬化后不需要经过热挤压过 程，简化了工序，能够使生产成本大大降低。但是，目前尚未有人将此种技 术应用于镁合金复合材料的制造，用以提高镁合金复合材料的致密度，从而 提高镁合金复合材料的强度及韧性。这主要是由于在高速压制的过程中，由 于冲击力的作用使粉体之间以及粉体与模具之间由于摩擦导致温度上升，造 成镁粉燃烧和爆炸，因此现有技术中所用的高速压制机不适于应用于镁基粉 沫冶金过程中。

有鉴于此，确有必要提供一种镁基复合材料的制备方法及一种高速压制 装置，使用该高速压制装置制备的镁基复合材料中的纳米级增强体均匀分 散，且该镁基复合材料具有高致密性的优点。

发明内容

本发明涉及一种镁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供大量镁 基金属粉体和大量纳米级增强体；将镁基金属粉体与纳米级增强体混合；以 及将混合后的粉体高速压制，形成镁基复合材料。本发明还涉及一种制备镁 基复合材料的高速压制装置，包括一压制锤头、一模具及一通气设备，所述 压制锤头位于模具正上方，所述的高速压制装置进一步包括一密封腔体，通 气设备位于密封腔体外部，并与密封腔体连接，压制锤头与模具位于密封腔 体中。

与现有技术相比较，利用本发明提供的高速压制装置可以将高速压制原 理应用于镁基复合材料的制造领域，拓展了高速压制法的应用范围。利用本 发明所提供的镁基复合材料的制备方法，采用对粉体进行高速压制的方法制 备镁基复合材料，大大提高了所制备工件的致密性，从而改善了镁合金的综 合力学性能，所生产工件密度高、均匀度好。并且，本发明不需要经过传统 的粉末冶金法所必需的热挤压过程就能够生产出结构致密的镁基复合材料， 简化了生产工艺，降低了生产成低，提高了效率，可经济的形成大尺寸零件。

附图说明

图1是本技术方案镁基复合材料的制备方法的流程示意图。

图2是本技术方案制备镁基复合材料的高速压制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本技术方案提供的镁基复合材料的制 备方法及一种高速压制装置作进一步的详细说明。

请参阅图1，本技术方案实施例提供了一种镁基复合材料的制备方法， 其具体包括以下步骤：

(一)提供大量镁基金属粉体和大量纳米级增强体。