[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210516089.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102943198A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉軍;沈明杰;王乃舟;胡小石;吳昆;鄭明毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C32/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C32/00;C22C23/00;C22C1/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 高會(huì)會(huì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳化硅顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦、木屑為原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20~3.25，顯微硬度為2840~3320kg/mm²。黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料。綠碳化硅約含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨氣缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好、除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長(zhǎng)使用壽命1～2倍；用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。低品級(jí)碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

然而，由于碳化硅顆粒和鎂合金的相容性不好，且其納米級(jí)的尺寸也使得碳化硅納米顆粒之間產(chǎn)生強(qiáng)大的范德華力而極易團(tuán)聚，這都使得復(fù)合材料中碳化硅納米顆粒的增強(qiáng)效果不能完全的發(fā)揮。所以如何使碳納米顆粒和微米顆粒在基體金屬中均勻的分散成為了能否成功制備混雜鎂基復(fù)合材料的關(guān)鍵。

為使碳化硅顆粒在鎂合金中均勻的分散，人們嘗試在制備工藝和二次變形處理上改變其分布和微觀(guān)結(jié)構(gòu)，但是還是不能很好地解決碳化硅顆粒團(tuán)聚的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在碳化硅顆粒和鎂合金的相容性不好，導(dǎo)致碳化硅顆粒極易團(tuán)聚的問(wèn)題，而提供一種雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法。

一種雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、混合：首先將納米尺度碳化硅顆粒和微米尺度的碳化硅顆粒混合均勻，得到雙尺寸碳化硅顆粒；二、攪拌、超聲波分散：首先在機(jī)械攪拌條件下將雙尺寸碳化硅顆粒放入半固態(tài)狀態(tài)的鎂基體里，加入雙尺寸碳化硅顆粒后繼續(xù)攪拌4min~6min，并升溫加熱至700℃~720℃，得到混合熔體，然后在超聲波輔助下對(duì)混合熔體進(jìn)行超聲分散，最后經(jīng)壓鑄即得到雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料；步驟一中所述的納米尺度碳化硅顆粒與微米尺度的碳化硅顆粒的體積比為(5~30):1；步驟二中所述的雙尺寸碳化硅顆粒與半固態(tài)狀態(tài)的鎂基體的的體積比為1:(2~10)。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：一、本發(fā)明將納米尺度碳化硅顆粒和微米尺度的碳化硅顆粒混合均勻，得到雙尺寸碳化硅顆粒，然后利用半固態(tài)攪拌結(jié)合超生波分散技術(shù)制備復(fù)合材料將雙尺寸碳化硅顆粒均勻分散在鎂合金基體（半固態(tài)狀態(tài)的鎂基體）中，可以有效的解決碳化硅顆粒在基體里均勻分散困難的問(wèn)題，充分發(fā)揮顆粒增強(qiáng)效果；二、本發(fā)明制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料與鎂基體相比力學(xué)性能有顯著的增加。

附圖說(shuō)明

圖1是力學(xué)性能柱形圖，圖中A表示AZ31鎂合金的屈服強(qiáng)度柱形圖，圖中B表示AZ31鎂合金的極限抗拉強(qiáng)度柱形圖，圖中C表示AZ31鎂合金的延伸率柱形圖，圖中A₁表示試驗(yàn)一制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度柱形圖，圖中B₁表示試驗(yàn)一制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的極限抗拉強(qiáng)度柱形圖，圖中C₁表示試驗(yàn)一制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的延伸率柱形圖，圖中A₂表示試驗(yàn)二制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度柱形圖，圖中B₂表示試驗(yàn)二制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的極限抗拉強(qiáng)度柱形圖，圖中C₂表示試驗(yàn)二制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的延伸率柱形圖，圖中A₃表示試驗(yàn)三制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度柱形圖，圖中B₃表示試驗(yàn)三制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的極限抗拉強(qiáng)度柱形圖，圖中C₃表示試驗(yàn)三制備的雙尺寸碳化硅顆粒混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的延伸率柱形圖。

具體實(shí)施方案