[發(fā)明專利]超聲波制備SiCp/AZ31鎂基納米復(fù)合材料的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910115219.5
• 申請(qǐng)日: 2009-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN101532098A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆洪;凌李石保;胡志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C23/02
• 代理公司: 南昌新天下專利代理有限公司
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種用超聲波制備鎂基納米復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

鎂基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比剛度、阻尼性能、耐磨性及耐高溫性能，因而在對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)材料需求迫切的航空航天、汽車等高技術(shù)領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。與連續(xù)纖維增強(qiáng)相相比，非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，特別是顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有成本低，制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已經(jīng)備受人們的關(guān)注。一般來說，微米級(jí)的增強(qiáng)顆粒主要用來提高鎂合金的強(qiáng)度和硬度等，然須加入高含量的增強(qiáng)顆粒，鎂基復(fù)合材料的塑韌性降低。研究人員發(fā)現(xiàn)很少體積分?jǐn)?shù)的納米級(jí)增強(qiáng)相就可使金屬基復(fù)合材料獲得很好的增強(qiáng)效果，同時(shí)也能保持較好的延展性。

傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料的制備方法主要有粉末冶金法和攪拌鑄造法。粉末冶金法存在工藝復(fù)雜、成本較高、難以制造大尺寸形狀復(fù)雜件的問題，而攪拌鑄造法存在增強(qiáng)相難以分布均勻的問題。鑒于超聲技術(shù)在金屬液處理方面的成功應(yīng)用，人們嘗試了采用高能超聲制備金屬基復(fù)合材料，高能超聲振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的聲空化和聲流效應(yīng)能夠在極短的時(shí)間內(nèi)顯著改善增強(qiáng)顆粒與熔體間的潤(rùn)濕性，并迫使增強(qiáng)顆粒在熔體中均勻分散，且對(duì)溶體合金無污染，是一種較為理想的制備金屬基復(fù)合材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用超聲波制備SiCp/AZ31鎂基納米復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

首先將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ31鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640～650℃溫度范圍內(nèi)保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，超聲5～10分鐘，超聲功率為600～650W。將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為0.1-2.0％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ31鎂合金熔體中，相同超聲功率下繼續(xù)超聲15～20分鐘，澆鑄取樣。

本發(fā)明所述的AZ31鎂合金成份含量為Al?2.5％～3.0％，Mn?0.29％，Zn?0.70％～1.30％，Si?0.08％，Cu?0.03％，F(xiàn)e?0.04％，余量為Mg。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：采用本發(fā)明制備的鎂基納米復(fù)合材料，納米SiC顆粒在基體中的分散均勻，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較基體分別提高了9.0％～19.0％和20.5％～30.0％，同時(shí)保持了基體較高的延展性，而且制備工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、無三廢污染。

附圖說明

附圖為本發(fā)明納米SiC顆粒在AZ31合金中的分散情況。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1。

將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將Az31鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640℃進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，650W超聲功率下，超聲5分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為0.5％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ31鎂合金熔體中，相同功率下繼續(xù)超聲15分鐘，澆鑄取樣。

其抗拉強(qiáng)度為275.2、屈服強(qiáng)度為209.65、延伸率為13.7％。

實(shí)施實(shí)2。

將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ31鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在650℃進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，630W超聲功率下，超聲10分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為1.0％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ31鎂合金熔體中，相同功率下繼續(xù)超聲20分鐘，澆鑄取樣。

其抗拉強(qiáng)度為299.5、屈服強(qiáng)度為220.54、延伸率為12.8％。

實(shí)施例3。

將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ31鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在645℃進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W超聲功率下，超聲8分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為2.0％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ31鎂合金熔體中，相同功率下繼續(xù)超聲18分鐘，澆鑄取樣。

其抗拉強(qiáng)度為295.3、屈服強(qiáng)度為215.20、延伸率為13.4％。

從附圖中的納米SiC顆粒在AZ31鎂合金中的分散情況可以看到，由于SiC和鎂合金導(dǎo)電性能不一樣，所以在圖中表現(xiàn)為：黑色部分為鎂合金基體，白色亮點(diǎn)部分為SiC。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，超聲法制備的AZ31合金中的SiC顆粒得到了彌散的分布，且復(fù)合材料中沒有明顯的氣孔和顆粒偏聚之類的缺陷。