[发明专利]SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件及方法

说明书

本发明公开了SW‑CNTs和N‑SiCp增强镁合金工件，按重量百分比由以下原料组分组成：SW‑CNTs短纤维0.5‑1.5％、N‑SiCp颗粒1‑15％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。该工件充分发挥了SW‑CNTs短纤维和N‑SiCp颗粒复合强化镁合金基体作用，提高复合材料的综合力学性能和物理化学性能。以上述为材料的工件的制备方法为：步骤1：按照上述配比称取原料；步骤2：将步骤1球磨后完全混合均匀的SW‑CNTs短纤维、N‑SiCp颗粒和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中直接成型复合材料坯料或工件。

技术领域

本发明属于金属基复合材料领域，具体涉及SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件，还涉及该SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件的制备方法。

背景技术

随着镁及镁合金的应用领域的扩大，镁基复合材料以其优良的耐磨、耐蚀、减振性能、高温性能和良好的电磁屏蔽性，高的电负性和导热性，在航空航天、军工产品制造、汽车轻量化、电子及运输工业等领域的应用也日趋广泛。美国学者Logsdon指出：金属基复合材料未来的发展前景主要在于非长纤维增强。单壁碳纳米管(SW-CNTs)结构独特、具有极高的强度、弹性模量、较高的韧性、优异的导电和导热性、良好的结构稳定性和耐热性的一维新型纳米材料，短纤维的SW-CNTs被认为是用作进一步改善镁基复合材料物理和力学性能的理想增强纤维相，在新型材料的许多领域有着巨大的应用前景。纳米碳化硅颗粒(N-SiCp)增强金属基复合材料工艺简单、成本低廉，同时N-SiCp综合性能优良。由此可见，如果将SW-CNTs和N-SiCp结合起来，同时作为增强相，既发挥SW-CNTs短纤维增强在化学、物理和热力学方面的优势和作用，又可以发挥N-SiCp高温稳定性和耐磨性能，同时还能体现镁合金轻质和独特的结构材料方面的优点。

然而，SW-CNTs之间存在着比较强的范德华力，导致很容易缠绕在一起或者团聚成束，严重制约了SW-CNTs短纤维性能的发挥。如何提高SW-CNTs短纤维和N-SiCp的在镁合金基体中分散性是本发明的关键。因此，必须采用新工艺和新方法来解决SW-CNTs短纤维和N-SiCp增强镁基复合材料在制备过程中存在的问题是本发明的关键技术。这样才能获得性能稳定的SW-CNTs短纤维和N-SiCp颗粒复合增强的镁合金基复合材料，才可能成为广泛应用的轻质结构材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件，充分发挥SW-CNTs短纤维和N-SiCp颗粒复合强化镁合金基体作用，提高复合材料的综合力学性能和物理化学性能。

本发明的另一个目的是提供一种SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件，按重量百分比由以下原料组分组成：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、N-SiCp颗粒1-15％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于，

SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2-5μm；N-SiCp为纳米碳化硅，其颗粒的粒径为50-100nm。

镁合金粉为650目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉。

本发明所采用的另一个技术方案是，SW-CNTs和N-SiCp增强镁合金工件的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，SW-CNTs短纤维和N-SiCp颗粒的分散与消除团聚：

按照重量百分比分别称取如下原料：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、N-SiCp颗粒1-15％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％；并按照此配比磨球：将称量好的各原料置于300转/分的高能球磨机中，并在氩气保护下球磨混粉36小时；

步骤2，该复合材料工件半固态射压成型：