[發(fā)明專利]一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復(fù)合材料的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810657060.9 | 申請日： | 2018-06-22 |
| 公開（公告）號： | CN108677053B | 公開（公告）日： | 2019-08-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 聶凱波;朱智浩;韓俊剛;楊安;鄧坤坤 | 申請（專利權(quán)）人： | 太原理工大學(xué) |
| 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(biāo)事務(wù)所 23109 | 代理人： | 賈澤純 |
| 地址： | 030024 *** | 國省代碼： | 山西;14 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 熱壓 超聲耦合 快速成型 多孔陶瓷 增強鎂基復(fù)合材料 制備 浸滲 鎂基復(fù)合材料 機械攪拌 超聲振動作用 鎂合金熔體 組織均勻性 超聲處理 成形能力 陶瓷增強 晶粒 第二相 結(jié)合體 強韌性 包覆 鎂液 細化 鑄造 擴散 | ||
一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復(fù)合材料的制備方法，它涉及一種鎂基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的陶瓷增強鎂基復(fù)合材料塑性低、成形能力較差的技術(shù)問題。本發(fā)明：一、交頻超聲耦合熱壓快速成型制備多孔陶瓷包覆鎂合金熔體的結(jié)合體；二、交頻超聲振動作用下的升溫機械攪拌，交頻超聲耦合熱壓快速成型。本發(fā)明通過交頻超聲耦合熱壓快速成型，交頻超聲處理可以提高鎂液浸滲能力，升溫機械攪拌有利于擴散，提高組織均勻性，熱壓快速成型可以減少鑄造缺陷，細化晶粒并改善第二相的分布，在交頻超聲耦合熱壓快速成型的作用下，可以使多孔陶瓷增強鎂基復(fù)合材料強韌性得到顯著提高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鎂基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
材料的輕量化是航空航天、電子通訊以及汽車工業(yè)的迅速發(fā)展的必然要求，鎂合金作為最輕的工程材料，在輕量化應(yīng)用上具備明顯優(yōu)勢，但鎂及其合金作為結(jié)構(gòu)材料時，塑性較差且力學(xué)性能相對較低。在此背景下，鎂基復(fù)合材料比強度高、阻尼減震性好、機械加工性能優(yōu)越以及較低的成本優(yōu)勢，在一定程度上克服了鎂合金的力學(xué)性能限制，得到了廣泛關(guān)注。鎂基復(fù)合材料制備過程中，增強相選擇對于鎂基復(fù)合材料的性能有著重要的影響。金屬基復(fù)合材料的增強體包括纖維，晶須和陶瓷顆粒，但是纖維，晶須加工成本高，工藝復(fù)雜，不利于工業(yè)化和商業(yè)化生產(chǎn)，相對而言陶瓷顆粒具有高硬度、強度、彈性模量以及高溫穩(wěn)定性以及較低的密度是最常用的金屬基復(fù)合材料增強相。但陶瓷顆粒也存在著延展性低、潤濕性較低的缺點，從而導(dǎo)致陶瓷顆粒增強鎂基復(fù)合材料塑性低，成形能力較差。針對以上問題，多孔陶瓷有著三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，密度小(氣孔率可高達50％～90％)，透過性高、比表面積大、低熱傳導(dǎo)率以及耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，是一種理想的增強體材料，但目前對多孔陶瓷增強鎂基復(fù)合材料并無相關(guān)報道，多孔陶瓷大的比表面積能改善與基體的潤濕性，良好的潤濕性能提高顆粒增強體與鎂合金基體的結(jié)合程度，而適中的結(jié)合強度，良好的界面性能則能顯著提高復(fù)合材料的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的陶瓷增強鎂基復(fù)合材料塑性低、成形能力較差的技術(shù)問題，而提供一種交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明的交頻超聲耦合熱壓浸滲多孔陶瓷增強鎂基復(fù)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(jié)合體：將多孔陶瓷粉加熱至400℃～600℃，然后將液態(tài)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(jié)合體；
所述的400℃～600℃的多孔陶瓷粉與液態(tài)鎂合金的質(zhì)量比為1:(1.5～2)；
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(jié)合體加熱至300℃～400℃，然后加入到半固態(tài)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(tài)鎂合金復(fù)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(fù)合材料；
所述的半固態(tài)的鎂合金熔體的成分與步驟一中的液態(tài)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(zhì)量為半固態(tài)的鎂合金熔體的質(zhì)量的1％～30％；
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