[發(fā)明專利]一種高耐磨鎂基復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109680179B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李惠;徐品一;焦雷;孔德福;陸圣波;劉興;何忠秀;蘇海偉;程志祥
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/03;C22C23/00;C22C32/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 黃天天

本發(fā)明公開了一種高耐磨鎂基復(fù)合材料及其制備方法。本方法采用工業(yè)用氧化鉿，氧化硼，AZ91鎂合金，Zr(CO₃)₂粉劑，通過混合鹽熔體直接化學(xué)反應(yīng)，合成MgZrO₃顆粒、HfB₂顆粒和MgO顆粒三元陶瓷顆粒增強(qiáng)新型鎂基復(fù)合材料。本發(fā)明制備的三元顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料硬度較AZ91鎂合金基體以及傳統(tǒng)單一相顆粒復(fù)合材料性能明顯增強(qiáng)，具有超高的耐磨性能，干滑動(dòng)摩擦系數(shù)低，磨損率小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高耐磨鎂基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂基復(fù)合材料作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高比強(qiáng)度、高比模量、高比剛度以及良好的耐磨、減震性能和優(yōu)異的阻尼性能和屏蔽性能等眾多優(yōu)點(diǎn)，作為功能材料廣泛的應(yīng)用于電子、航空、航天特別是汽車工業(yè)等行業(yè)中，易于回收，具有優(yōu)異的儲氫性能，又被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色結(jié)構(gòu)材料。顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料解決了纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料中增強(qiáng)纖維制備成本昂貴的問題，而且制作簡單、材料具有各向同性，克服了制備過程中出現(xiàn)的諸如纖維損傷、微觀組織不均勻、纖維與纖維相互接觸、反應(yīng)帶過大等影響材料性能的許多缺點(diǎn)，具有很強(qiáng)的競爭力，并日益向工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用的方向發(fā)展。

日本Honda公司研制了C+Al₂O_3F短纖維增強(qiáng)Al-Si復(fù)合材料缸套，經(jīng)試驗(yàn)表明，復(fù)合材料缸套由于具有優(yōu)于鑄鐵缸套的耐磨性，因此顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)在抗擦傷磨損方面的效能。

南京潤邦金屬復(fù)合材料有限公司研制了一種用作軋鋼、電爐等設(shè)備的高碳高鉻萊氏體鋼爆炸焊接高耐磨復(fù)合材料，其生產(chǎn)方法包括爆炸焊接復(fù)合、退火處理工藝，可有效克服現(xiàn)有的高碳高鉻萊氏體鋼在爆炸焊接中易碎、易裂及不能完全復(fù)合等缺陷。

江蘇郎億新材料有限公司利用了Ti₂MgC三元化合物優(yōu)良的導(dǎo)電和耐磨性能，制備出了一種新型的Ti₂MgCp/Mg導(dǎo)電耐磨鎂基復(fù)合材料。Ti₂MgC是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的三元化合物晶體，特殊的層狀結(jié)構(gòu)使其既具有陶瓷材料的高熔點(diǎn)和高熱穩(wěn)定性，良好的抗氧化性及低的熱膨脹性能；又像金屬一樣，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，還具有良好的自潤滑性能，因此，與其他增強(qiáng)體材料相比，添加Ti₂MgC既能夠提高鎂基體的強(qiáng)度、硬度和熱膨脹穩(wěn)定性，又能夠同時(shí)獲得優(yōu)良的導(dǎo)電和耐磨性能。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為克服以上技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種高耐磨鎂基復(fù)合材料的制備方法，這種鎂基復(fù)合材料，硬度較高，摩擦系數(shù)較低，耐磨性能優(yōu)良。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了上述高耐磨鎂基復(fù)合材料的制備方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出了一種高耐磨鎂基復(fù)合材料，所述高耐磨鎂基復(fù)合材料為MgZrO₃、HfB₂和MgO三元混合增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，其由HfO₂、B₂O₃、AZ91鎂合金和Zr(CO₃)₂粉劑通過混合鹽熔體直接原位化學(xué)反應(yīng)得到，其中，HfO₂：B₂O₃：Zr(CO₃)₂：Mg＝0.0322-0.0483：0.0110-0.0160：0.0322-0.0484：1，即各反應(yīng)物與鎂的質(zhì)量比為：

M(HfO₂/Mg)＝0.0322-0.0483，

M(B₂O₃/Mg)＝0.0110-0.0160，

M(Zr(CO₃)₂/Mg)＝0.0322-0.0484

其中，Mg表示鎂元素。