[發明專利]一種含SiC顆粒的高彈性模量鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410324382.3
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104087800B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 胡繼龍
• 申請（專利權）人: 北京汽車股份有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/02;C22C23/04;C22C32/00;C22F1/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,黃燦

技術領域

本發明涉及一種含SiC顆粒的高彈性模量鎂基復合材料，該合金彈性模量可達50～70GPa。屬于有色金屬材料及其加工領域。

背景技術

為達到減重增效的目的，汽車制造業對高性能輕質材料的需求量迅速增長，鎂合金材料作為可工業化生產的最輕金屬結構材料，受到了特別的重視。近年來，航空航天及交通運輸工具的速度越來越高，所需的動力功率越來越大，對材料的耐熱性能及抗彈性變形能力提出了更高的要求。合金化是提高合金力學性能的有效手段。SiC顆粒具有高彈性模量(360～460GPa)，低密度(3.21×10³Kg﹒m^-3)，高熔點(2100℃)，高彎曲強度(400～500MPa)和低熱膨脹系數(4.0×10^-6K^-1)等優點，是鎂合金理想的增強體，對提高鎂合金的耐熱性能以及抗彈性變形能力具有顯著的效果。

由混合定律可知，多相合金的彈性模量是由其組成相的彈性模量及其體積分數決定的。可惜的是，Mg-Al、Mg-Zn以及Mg-Al-Zn系合金中Mg₁₇Al₁₂(47.4GPa)和MgZn₂(44.8GPa)等相的彈性模量都比較低，使得合金的彈性模量也比較低，僅為40～45GPa，最終導致其抗彈性變形能力差，不能滿足汽車制造業以及工程領域對輕質高強高彈性模量鎂合金材料的需求。因此，研發高強高彈性模量鎂基復合材料的需求已變得非常迫切。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種組分配比合理、加工制造容易、價格低廉的高彈性模量鎂基復合材料，該材料可滿足室溫條件下對要求彈性模量為50～70GPa的輕質材料和(或)零部件制造的需求。

本發明的高彈性模量鎂基復合材料，包括下述重量百分含量的組分：

鋁和/或鋅 1.0-10.0％，

SiC 1.0-15.0％，

余量為鎂；各組分重量百分之和為 100％。

鋁和/或鋅為本發明添加的合金元素，合金元素和SiC的添加總重量占所述鎂基復合材料的2-25％。

所述SiC的重量百分含量優選為5.0-15.0％，更優選為8.0-15.0％，最優選10.0-15.0％。

上述鋁和鋅可以單獨使用也可以同時使用。同時使用時，鋁和鋅的重量比可以為9:1-1:1、9:1-2:1,、9:1-3:1、9:1，3:1或4.9:4.0。鋁和/或鋅的重量百分含量優選為4.0-10.0％，更優選為6.0-10.0％。

本發明的高彈性模量鎂基復合材料，還包含有占高彈性模量鎂基復合材料總量為小于等于2％的活性元素X，所述活性元素X選自鈦(Ti)、銀(Ag)、鋯(Zr)、鈣(Ca)、鈧(Sc)、鑭(La)、鈰(Ce)、銪(Eu)、鐠(Pr)、钷(Pm)、釤(Sm)中的任意一種；各組分重量百分之和為100％。所述活性元素X的重量百分含量優選為0.9-1.9％。實驗證明，活性元素X的添加可以細化晶粒，改善晶界結構，提高鎂合金的塑性。

優選的，所述鎂基復合材料由下述重量份數比的組分組成：

鋁和/或鋅 1.0-10.0％，

SiC 1.0-15.0％，

所述活性元素X 小于等于2％。

余量為鎂；各組分重量百分之和為 100％。

更優選的，所述鎂基復合材料由下述重量份數比的組分組成：

鋁和/或鋅 2.0-10.0％，

SiC 5.0-15.0％，

所述活性元素X 0.9-1.9％；

余量為鎂；各組分重量百分之和為 100％。

或者，所述鎂基復合材料還可由下述重量百分含量的組分組成：

鋁和/或鋅 4.0-10.0％，

SiC 8.0-15.0％，

所述活性元素X 0.9-1.9％；

余量為鎂；各組分重量百分之和為 100％；其中SiC的重量百分含量優選10.0-15.0％，具體可以為10％、12％或15％。

更具體的，所述鎂基復合材料由下述重量份數比的組分組成：

鋁和鋅 6.0-10.0％，

SiC 10.0-15.0％，

所述活性元素X 0.9-1.9％；

余量為鎂；各組分重量百分之和為 100％。