[發明專利]一種Mg2Si增強Mg合金復合材料的制備方法有效
| 申請號： | 201310379593.2 | 申請日： | 2013-08-27 |
| 公開（公告）號： | CN103451463A | 公開（公告）日： | 2013-12-18 |
| 發明（設計）人： | 李艷 | 申請（專利權）人： | 李艷 |
| 主分類號： | C22C1/05 | 分類號： | C22C1/05;C22C23/00;C22C32/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 315181 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 mg sub si 增強 合金 復合材料 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及Mg合金的技術領域，特別是一種Mg2Si增強Mg合金復合材料的制備方法。
背景技術
鎂及其合金具有比強度、比剛度高，減振性能好、電磁屏蔽和抗輻射能力強等優點，再加之其良好的機械加工性能和易回收環保性，鎂及其合金在汽車、電子、電器、交通、航空航天和國防軍事等眾多工業領域中都獲得了極其廣泛的應用和研究，被譽為是繼鋼鐵和鋁合金之后新興的第三類金屬結構材料。然而鎂合金總體而言力學性能和耐腐蝕性能仍較低，很大程度制約了它的使用范疇。
為了改善鎂合金的力學性能，在合金基體中引入增強體以制備復合材料無疑是最為行之有效的方法，例如在鎂合金中引入具有高熔點、高強度和高彈性模量的Mg2Si從而得到Mg2Si增強Mg合金復合材料就在世界范圍內進行了廣泛的研究。其中主要的制備方法包括粉末冶金、擠壓鑄造、液態攪拌鑄造等等。而粉末冶金是最早用于鎂合金顆粒增強復合材料的工藝，同時由于粉末冶金不必經過全熔的高溫狀態制備，可以極大的避免鎂的燒損、氧化等各種問題，因此仍然作為主要的鎂基復合材料的制備工藝。
目前粉末冶金制備鎂合金顆粒增強復合材料工藝的研究主要集中在放電等離子燒結、微波燒結等新型的燒結技術中，雖然這些新興技術具有燒結溫度低、燒結速度快等優勢，但其投資成本大，工業化生產難度高，相比之下，關于投資少、操作簡便、易于工業化生產的傳統熱壓燒結的研究相對較少。
發明內容
本發明的目的即在于提供一種參數合理、性能優異的Mg2Si增強Mg合金復合材料的制備方法。
具體而言，本發明采用如下的技術方案：
一種Mg2Si增強Mg合金復合材料的制備方法，其特征在于：
一、配料：以原子比為約84-88∶16-12配取純鎂粉和純硅粉，其中所述純鎂粉的粒度為約50-60μm，純硅粉的粒度為約80-100μm，在約150-180℃條件下對粉體進行烘干處理備用；
二、混料：將配好的原料放入球磨設備中，在通入250ml/min的Ar保護氣氛下，以500rpm的轉速、料球粒徑為5mm、球料質量比為約5-8∶1的條件，充分混合活化約45-60min得到納米級粉體；
三、壓坯：將混合后的原料放在Ar保護氣氛的壓制模具中，以30℃/min升溫至約220-250℃后，以約220-250℃、30-40MPa的壓力對粉體進行壓坯處理約40-50min得到坯料；
四、熱壓燒結：將坯料裝入通入250ml/min的Ar保護氣氛的燒結模具中，在約30-50MPa壓力下以20℃/min的速率升溫至450℃，再在約50-70MPa壓力下以2℃/min的速率緩慢均勻的升溫至約540-560℃，保溫保壓約60-90min后，控制冷卻速度為2℃/min至400℃保溫約20-30min后爐冷至220℃，得到燒結體；
五、擠壓處理：將燒結體迅速置于預熱到250℃的模具中，以2mm/s的速度實施約5-8的擠壓比的5道次擠壓處理，最終得到Mg2Si增強Mg合金復合材料。
采用純鎂粉的粒度為約50-60μm，純硅粉的粒度為約80-100μm，對于細微粉體的均勻混合以及最終復合材料的燒結組織都至關重要，而烘干能夠更好的去除水分以及在接下來的球磨混料過程中避免其他反應的干擾。
原料配比無疑對于復合材料的組織性能和制備工藝參數的選取具有關鍵作用，為獲得最為匹配優異的性能，本申請限定以原子比為約84-88∶16-12配取純鎂粉和純硅粉，優選的，以原子比為86∶14配取純鎂粉和純硅粉。
球磨混料的參數對于混合是否充分均勻以及是否粉體得到充分活化有重要作用，而混合均勻和充分活化則是下一步壓坯、燒結的基礎。
壓坯、燒結以及擠壓處理的參數則共同決定了最終復合材料的組織和性能好壞：
優選的，以240℃、35MPa進行壓坯處理45min；
優選的，高溫熱壓燒結是在40MPa壓力下以20℃/min的速率升溫至450℃，再在60MPa壓力下以2℃/min的速率緩慢均勻的升溫至550℃，保溫保壓80min后，控制冷卻速度為2℃/min至400℃保溫30min后爐冷至220℃，得到燒結體；
此外，優選的，在混料、高溫熱壓燒結階段，在保護氣氛中通入小于15ml/min的H2。
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