[发明专利]一种高强高韧镁基纳米复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高强高韧镁基纳米复合材料的制备方法，能够通过球磨工艺在添加第二相纳米陶瓷颗粒的同时，构造出具有多级结构特征的显微结构，从而达到提高镁材料强度的同时，并使其保持良好塑性，最终获得具有高强高韧特征的镁基纳米复合材料。这种纳米复合材料制备方法具有原料要求低、易于实现的优点，有效地简化了粉体的制备过程，提高了材料性能，获得最大压缩强度达到250MPa以上且压缩应变达到40%以上的具有多级结构的镁基纳米复合材料。

主权项

一种高强高韧镁基纳米复合材料的制备方法，采用具有片状结构特征的微米尺寸镁粉或镁合金粉作为基体原料；采用具有纳米尺寸的陶瓷粉体作为增强体原料；以行星式球磨的方式将纳米陶瓷颗粒镶嵌在片状粉体表层区域得到复合材料粉体，经模压成型后烧结处理得到纳米陶瓷颗粒非均匀分散且具有多级结构显微特征的高强高韧镁基纳米复合材料；包含以下处理步骤：1)、复合材料粉体的制备将片状镁粉/镁合金粉和纳米陶瓷粉按体积比70‑95:5‑30倒入不锈钢球磨罐中；纳米陶瓷粉为碳化硅粉；以氧化锆球作为球磨介质，球料比为15:1，并加入质量分数为1‑5％的过程控制介质；将球磨罐通入惰性气体进行保护并封闭球磨罐；将球磨罐置于行星式球磨机上，以一定的运转条件球磨30小时；在手套箱中打开球磨罐，再加入1％的硬脂酸后封罐；以同样条件再球磨10小时后获得复合材料粉体；2)、复合材料粉体的烧结：a)、将1)所得复合材料粉体在手套箱中模压成型，模压好的试样转移到热压烧结炉中以100℃min的升温速率加热到400℃并在此温度下保温1分钟排除粉体中的气体，保温结束后将压力增加到50MPa；b)、再继续以100℃/min的升温速率到500‑550℃，并在此温度下保温5min，50‑100℃/min的降温速率冷却到100℃，随后自然冷却到室温；获得最大压缩强度达到250MPa以上且压缩应变达到40％以上的具有多级结构特征的镁基纳米复合材料；所述多级结构是指烧结体的部分区域是纯金属相，部分区域为纳米陶瓷颗粒增强的复合材料相，两种不同相的分布特征为非均匀分布。