[發明專利]一種利用第二相強化SiC顆粒增強復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711018979.5
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107803408A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 尚拴軍;鄧鵬輝;蔡剛毅;鄧坤坤
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21;C22C23/00;C22C32/00;C22F1/06
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

1.一種利用第二相強化SiC顆粒增強復合材料的制備方法，其特征在于，制作過程包含以下步驟：

（1）制備鑄態SiC顆粒增強復合材料

選材要求：

鎂合金：鎂鋁合金，含Mg₁₇Al₁₂相，

碳化硅：固態顆粒粉末，直徑d≤10μm，添加體積分數為鎂合金與碳化硅總體積的2%-10%，

制備得φ40mm鑄態SiC顆粒增強復合材料棒材；

（2）制備Mg₁₇Al₁₂彌散的SiC顆粒增強復合材料

A．利用線切割機，將步驟（1）制備的φ40mm鑄態SiC顆粒增強鎂基復合材料切割成長度50mm的短棒，

B．利用砂紙打磨鑄態鎂基復合材料表面，去除污漬及氧化物，使鑄態復合材料表面呈銀白色金屬光澤，

C．將鑄態復合材料置于超聲清洗機中清洗15 min，清洗后利用空氣壓縮機吹干材料表面，

D．將擠壓套筒和擠壓凹模組裝，并在擠壓套筒內涂抹石墨油劑潤滑以減少摩擦；把擠壓模具及鋁箔包覆的鑄態復合材料放入320℃±3℃保溫爐中保溫30 min，

E．打開保溫爐，取出鋁箔包覆的鑄態復合材料，揭開鋁箔，把鑄態復合材料放入擠壓套筒內，再依次放入預熱后的擠壓墊塊、壓頭，

F．啟動壓力機，先對擠壓設備施加一定預載荷，再以3mm/s擠壓速率將鑄態復合材料擠壓成φ10mm的擠壓態SiC顆粒增強鎂基復合材料棒，擠壓完畢后，停止擠壓，升起壓力機，

G．關閉所有設備電源開關，從擠壓模具中取出擠壓后的SiC顆粒增強鎂基復合材料棒材；

（3）性能表征

對制備的復合材料顯微組織、力學性能進行檢測、分析和表征：

用 S-3000 型掃描電子顯微鏡進行顯微組織分析，

力學性能測試使用的拉伸試樣沿擠壓方向取樣，用 Instron5569 型萬能試驗機夾持拉伸試樣兩端進行力學性能測試，拉伸速率為0.5mm/min；

結論：本發明制備的Mg₁₇Al₁₂彌散的SiC顆粒增強復合材料棒為銀白色，顯微組織致密，第二相Mg₁₇Al₁₂呈納米狀顆粒，并與SiC顆粒均勻分布在鎂合金棒中，屈服強度高達310±8Mpa，抗拉強度高達395±4Mpa，延伸率達3.8±0.5%，綜合力學性能顯著提高。

2.根據權利要求1所述利用第二相強化SiC顆粒增強復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）是在筒式擠壓裝置上完成的，所述筒式擠壓裝置包括壓頭1、擠壓套筒2、擠壓墊塊3和擠壓凹模5，在擠壓套筒2內部上面為擠壓墊塊3，擠壓墊塊3上面為壓頭1，擠壓凹模5位于擠壓套筒2的最底部，在擠壓墊塊3和擠壓凹模5之間放置待擠壓棒材4，所述的擠壓凹模5包括過渡段和擠出段，過渡段與擠壓套筒2內壁呈圓弧過渡，所述的擠壓墊塊3與待擠壓棒材4接觸擠壓面成球面。

3.根據權利要求2所述利用第二相強化SiC顆粒增強復合材料的制備方法，其特征在于，所述的擠壓凹模5過渡段與擠壓套筒2內壁由兩段圓弧過渡，圓弧的半徑為10mm，圓弧分別與擠壓套筒2內壁和擠壓凹模5擠出段內部相切，兩段圓弧連接端也相切，所述的擠壓墊塊3與待擠壓棒材4接觸擠壓面成球面，球面半徑大于50mm。