[发明专利]镁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其涉及一种镁基复合材料的制备方法。

背景技术

镁合金是目前工业应用中最轻的金属合金结构材料之一，具有很高的比强度和比刚度、优异的阻尼性、良好的电磁相容性、易加工等优点，可广泛用于航空航天领域、汽车行业和信息产业当中。但是现有技术中镁合金的强韧性还较低，其强度仅为相同工艺制备铝合金的50％～70％，而其韧性及塑性与铝合金间的差距更大，易发生潜变，这限制了镁合金的应用范围。而镁基复合材料在这方面可以弥补镁合金的不足。

目前，主要是采用向镁合金中加入纳米级颗粒增强体的方式提高镁基复合材料的强度和韧性。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镁基金属中可以有效细化轻金属的晶粒，从而提高材料强度。现有的纳米级增强体包括：碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al₂O₃)、碳化钛(TiC)、碳化硼(B₄C)等。

请参阅Mechanical properties and microstruture of SiC-reinforcedMg-(2，4)Al-1Si nanocomposites fabricatied by ultrasonic cavitation basedsolidification processing，Gao G.et al.，Materials Science and Engineering A，486，357-362(2008)，该论文中揭示了一种镁基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：制备一700℃的Mg-(2，4)Al-Si液态镁合金800克，将超声变幅杆浸入液态镁合金中25毫米至31毫米；控制镁合金的温度在700℃，并超声处理；通过一钢管添加碳化硅颗粒进入镁合金，该过程中添加2weight％(wt.％)的碳化硅纳米粉末进入合金中需要30分钟至40分钟；添加碳化硅纳米颗粒至镁合金中之后形成镁基复合材料，超声处理约15分钟；加热镁合金使其温度升至725℃，并将其浇铸至一模具。然而，该种镁基复合材料的制备方法仅采用超声处理液态镁合金来分散纳米增强相颗粒，由于碳化硅纳米颗粒的质量较小，而超声处理为一种微观的分散方法，因此在分散过程中碳化硅纳米颗粒易浮在镁合金的表面，不易均匀分散至整个镁合金中。最终得到的镁基复合材料中碳化硅颗粒整体上分散不均匀，部分区域碳化硅颗粒密度较大，部分区域碳化硅颗粒密度较小，难以达到一种宏观的均匀分散。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种纳米增强相颗粒分散均匀的镁基复合材料的制备方法。

本发明提供一种镁基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：在保护气体环境下，提供一半固态的镁基金属；搅拌上述半固态镁基金属，同时加入纳米增强相颗粒，得到半固态混合浆料；将上述半固态混合浆料升温至液态得到液态的混合浆料；高能超声处理该液态的混合浆料；冷却该液态的混合浆料，得到一镁基复合材料。

相较于现有技术，本发明提供的镁基复合材料的制备方法采用将纳米增强相颗粒加入半固态镁合金，并搅拌半固态镁合金，合金在半固态下粘度较大，利用搅拌作用产生的漩涡将纳米增强相颗粒带入到整个半固态镁合金得到镁基复合材料，然后在液态下对镁基复合材料施加高能超声处理，以此将纳米增强相颗粒均匀统一地分散到整个镁基复合材料中。

附图说明

图1是本发明提供的镁基复合材料的制备方法的流程图。

图2是本发明提供的镁基复合材料的制备方法所得到的2.0wt.％CNTs/AZ91D镁基复合材料的透射电镜照片。

图3是本发明提供的镁基复合材料的制备方法所得到的2.0wt.％CNTs/AZ91D镁基复合材料的断口组织照片。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例的镁基复合材料的制备方法。

请参阅图1，本发明提供一种镁基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S10，在保护气体下环境下，提供一半固态的镁基金属。