[發(fā)明專利]一種鎂基多孔復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710192235.5
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101182614A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙浩峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C22C23/02
• 分類號: C22C23/02;C22C1/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鎂基多孔復(fù)合材料及其制備方法。

二、背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)：鎂合金的重量輕，且具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，現(xiàn)已在工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用。目前泡沫金屬材料主要是鋁泡沫、鎳泡沫等材料，如專利01106207用熔體直接發(fā)泡方法制備了鋁泡沫材料。但是鋁的密度相比鎂的密度高。如果能在鎂合金中形成均勻孔洞，即形成鎂基泡沫復(fù)合材料。將鎂及基合金制成更輕的多孔材料，可進(jìn)一步擴(kuò)大泡沫金屬的用途。200610039019.2提出孔隙率、孔徑可控的鎂泡沫材料及其制備方法：將尿素顆粒及添加物混合，加壓300-400Mpa生坯，在堿性水溶液中浸泡0.5-5小時后置于氬氣中，在240-260℃保持至少3個小時，然后在610-630℃保持至少3個小時。該方法生產(chǎn)的鎂泡沫材料制備周期較長。CN200410012162.3公開一種泡沫鎂制備工藝，包括鎂合金熔煉、真空滲流裝置的制作、填料顆粒的選取、預(yù)制型預(yù)熱、澆注滲流、加工成型及去除填料顆粒等過程，但在材料成型后，填料顆粒還需進(jìn)一步去除。該方法生產(chǎn)鎂泡沫材料的工藝復(fù)雜。200510119108.3公開了一種采用珍珠巖作為孔洞材料，通過吸鑄的方法將合金液包圍珍珠巖顆粒的制備方法。但該方法在制造前需要做大量的前期工作，如在珍珠巖顆粒表面涂覆大量的材料如鋁粉、碳酸稀土粉等。該方法涉及工藝程序多而成本高。因此，目前鎂基多孔復(fù)合材料制備方法繁瑣，種類也較少。

三、發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對上述技術(shù)缺陷，提供一種鎂基多孔復(fù)合材料及其制備方法，該方法工藝簡單，無環(huán)境污染，生產(chǎn)成本低。

技術(shù)方案：本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種鎂基多孔復(fù)合材料，該鎂基多孔復(fù)合材料為在鎂合金基體中分布有帶空腔的飄珠的金屬基復(fù)合材料，所述飄珠化學(xué)成份為53％≤SiO₂≤59％，30％≤Al₂O₃≤36％，0＜Fe₂O≤4.0％，1.5％≤CaO≤3.6％，0.5％≤MgO≤4％，飄珠的容重為0.3～0.4g/cm³，飄珠的尺寸在200～400μm范圍，孔洞的尺寸為50～200μm，飄珠所占復(fù)合材料的體積百分比為20～80％，鎂合金基體成分含量為：7wt％≤Al≤10wt％，0.8wt％≤Zn≤2wt％，1wt％≤Ti≤2wt％，0≤Zr≤0.5wt％，0≤Sr≤0.5wt％，0≤Sn≤1wt％，0＜Si≤0.2wt％，0.1wt％≤Be≤0.3wt％，其余為鎂。一種制備鎂基多孔復(fù)合材料的方法，制備步驟為：先將飄珠浸入溫度為95℃的含有K₂ZrF₆的水溶液中，K₂ZrF₆在水中的重量百分比為1％，攪動10min后再將飄珠撈出，在120℃烘干去除飄珠水分，接著將占基體鎂合金體積總量50％～75％的鎂合金粉與處理后的飄珠混勻，置于金屬模具中，鎂合金粉的平均粒徑為200～400μm范圍，再將剩余的25％～50％基體鎂合金塊粒置于金屬模具中的鎂合金粉/飄珠混合體的上部，基體鎂合金塊粒的平均粒徑在10mm～100mm范圍，模具中所有基體鎂合金與飄珠的體積比為1∶1～3，然后把金屬模具放入具有SF₆/N₂混合氣體的氣氛中升溫至700～740℃后，保溫20～40min，在SF₆/N₂混合氣體中，SF₆的體積占1～3％，隨后將金屬模具在空氣中自然冷卻至室溫即得到鎂基多孔復(fù)合材料。

有益效果：本發(fā)明的鎂基多孔復(fù)合材料中含有密度小、帶有細(xì)孔的無機(jī)非金屬相，復(fù)合材料重量比同孔洞率的泡沫鋁低，減輕了構(gòu)件的重量，并具有很好的融滲性能。本發(fā)明鎂基多孔復(fù)合材料是通過將帶有微米孔洞的無機(jī)非金屬相引入鎂合金中，通過熔融自浸的方式制備，無需采取在液相中發(fā)泡的復(fù)雜方式，制備工藝簡單，成本低，生產(chǎn)過程無環(huán)境污染。本發(fā)明鎂基多孔復(fù)合材料，采用的漂珠來源于工業(yè)廢渣，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。工藝中使用K₂ZrF₆可增加潤濕效果。本發(fā)明鎂基多孔復(fù)合材料所用漂珠由于具有特殊空心結(jié)構(gòu)，所制的部件具有良好的吸振、隔音、防噪效果，可用作汽車等行業(yè)快速機(jī)械上的吸振減振件，也可用于建筑等領(lǐng)域的隔音、防噪部件，實(shí)用性強(qiáng)。

四、附圖說明

圖1為帶孔飄珠嵌于鎂合金基體的情況。可以看出，飄珠內(nèi)的空腔占據(jù)復(fù)合材料的空間，形成了具有孔洞的復(fù)合材料。