[發明專利]一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810657060.9
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108677053B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 聶凱波;朱智浩;韓俊剛;楊安;鄧坤坤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C23/00;C22C32/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法，其特征在于交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：

一、制備多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的結合體：將多孔陶瓷粉加熱至400℃～600℃，然后將液態鎂合金浸入到400℃～600℃的多孔陶瓷粉中，再進行交頻超聲耦合熱壓快速成型，自然冷卻至室溫，得到多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的結合體；

所述的400℃～600℃的多孔陶瓷粉與液態鎂合金的質量比為1:(1.5～2)；

步驟一中所述的交頻超聲耦合熱壓快速成型的方法如下：在超聲功率為600W～1800W、熱壓溫度為300℃～480℃和壓強為300MPa～500MPa的條件下同時進行第一級超聲和熱壓成型6min～20min，然后在超聲功率為500W～1200W、熱壓溫度為300℃～480℃和壓強為300MPa～500MPa的條件下同時進行第二級超聲和熱壓成型3min～18min，且所述的第二級超聲的功率小于第一級超聲的功率；

二、將步驟一得到的多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的結合體加熱至300℃～400℃，然后加入到半固態的鎂合金熔體中，進行交頻超聲振動作用下的升溫機械攪拌，得到液態鎂合金復合材料，隨后進行交頻超聲耦合熱壓快速成型，得到多孔陶瓷增強鎂基復合材料；

所述的半固態的鎂合金熔體的成分與步驟一中的液態鎂合金的成分相同；

所述的步驟一得到的多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的質量為半固態的鎂合金熔體的質量的1％～30％；

所述的交頻超聲振動作用下的升溫機械攪拌的步驟如下：在超聲功率為600W～1800W、溫度為700℃～780℃和機械攪拌速率為500rpm～1700rpm的條件下同時進行第一級超聲和高溫機械攪拌10min～40min，然后在超聲功率為800W～1200W、溫度為700℃～780℃和機械攪拌速率為500rpm～1700rpm的條件下同時進行第二級超聲和高溫機械攪拌8min～15min，且所述的第二級超聲的功率小于第一級超聲的功率；

步驟二中所述的交頻超聲耦合熱壓快速成型的方法如下：在超聲功率為600W～1800W、熱壓溫度為300℃～460℃和壓強為300MPa～500MPa的條件下同時進行第一級超聲和熱壓成型3min～20min，然后在超聲功率為400W～1200W、熱壓溫度為300℃～460℃和壓強為300MPa～500MPa的條件下同時進行第二級超聲和熱壓成型5min～20min，且所述的第二級超聲的功率小于第一級超聲的功率。

2.根據權利要求1所述的一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的多孔陶瓷粉為α–SiC多孔陶瓷粉和α–Al₂O₃多孔陶瓷粉中的一種或兩種的混合物；所述的α–SiC多孔陶瓷粉的粒徑為50μm～300μm，孔徑為15μm～35μm，氣孔率為40％～70％；所述的α–Al₂O₃多孔陶瓷粉的粒徑為30μm～300μm，孔徑為15μm～35μm，氣孔率為40％～70％。

3.根據權利要求1所述的一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的液態鎂合金為鎂合金AZ91。

4.根據權利要求3所述的一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的鎂合金AZ91按質量分數是由為9％的Al、0.7％的Zn和90.3％的Mg組成。

5.根據權利要求1所述的一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復合材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的步驟一得到的多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的質量為半固態的鎂合金熔體的質量的5％～20％。