[發(fā)明專利]SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料絲材及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911303050.6
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111020417B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 馬東;徐春杰;李巖;任國璐;郭燦;武向權;張忠明;曾凡宏;D·謝赫特曼
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C49/04
• 分類號: C22C49/04;C22C49/14;C22C47/00;B22F9/04;B22D17/00;B22F10/18;B21C23/08;B33Y70/10;C22C101/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

1.SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料絲材的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，高能球磨：

按照重量百分比分別稱取如下原料：SW-CNTs短纖維0.5-1.5％、余量為鎂合金粉，以上各組分重量百分比之和為100％；并按照此配比磨球：將稱量好的各原料置于150轉/分的臥式高能球磨機中，并在氬氣保護下球磨混粉48小時；

步驟2，半固態(tài)射壓制備坯料：

將步驟1球磨后完全混合均勻的SW-CNTs和鎂合金粉料通過半固態(tài)射壓成型技術制備SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料(1)；

步驟3，超細直徑絲材的擠壓制備：

將步驟2獲得的SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料(1)通過正擠壓制成超細直徑絲材(19)；

步驟1中，所述SW-CNTs為單層碳納米管纖維，其長度為2-5μm；所述鎂合金粉為450-600目任意標準牌號為AZ系或ZK系鎂合金粉、亦或為根據要求的稀土鎂合金粉；

步驟1中，球料重量比為6：10；使用的磨球為：直徑為Φ5mm的碳化硼磨球和膠囊磨球，碳化硼磨球和膠囊磨球個數相同；

步驟2中，半固態(tài)射壓成型技術所采用的設備為半固態(tài)射壓成型裝置，具體包括有盛放球磨后的SW-CNTs和鎂合金粉料(6)的料斗(7)和設置在料斗(7)下方的給料器(5)，料斗(7)與給料器(5)連通；給料器(5)下方設置有料桶(10)，給料器(5)與料桶(10)側壁連通，料桶(10)前端設置有射嘴(12)，料桶(10)的尾端設置有依次連接的螺旋驅動單元(9)及高速射壓系統(tǒng)(8)，料桶(10)內設置有螺旋剪切推進桿(11)，螺旋剪切推進桿(11)通過螺旋驅動單元(9)驅動，料桶(10)外壁設置有加熱器(4)；射嘴(12)前端還設置有射嘴測溫點(2)；射嘴(12)遠離料桶(10)的一側還依次連接有定模(13)及動模(14)，定模(13)和動模(14)內部連通構成鑄型型腔；

步驟2中，半固態(tài)射壓成型裝置制備SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料過程為：

將經步驟1球磨后的SW-CNTs和鎂合金粉料(6)放入料斗(7)中，混合粉料經給料器(5)進入料桶(10)與螺旋剪切推進桿(11)之間的間隙中，同時啟動螺旋驅動單元(9)，使螺旋剪切推進桿(11)旋轉并推進球磨后的SW-CNTs和鎂合金粉料(6)進入料桶(10)的加熱區(qū)，使其在被旋轉推進過程中逐漸被加熱，獲得熱量，溫度逐漸提高而成為半固態(tài)漿料(3)；當在射嘴測溫點(2)檢測到半固態(tài)漿料(3)達到預定射壓溫度550-600℃后，啟動高速射壓系統(tǒng)(8)，將螺旋剪切推進桿(11)向前推進，將經過螺旋剪切推進桿(11)攪拌和剪切作用的半固態(tài)漿料(3)通過射嘴(12)高速射入由定模(13)和動模(14)構成的型腔，并保壓一定時間，半固態(tài)漿料(3)在高壓下凝固，即制備了SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料(1)；凝固后開模取出帶有澆鑄系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的半固態(tài)射壓坯料，并切割去除澆鑄系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，即獲得SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料(1)；

螺旋剪切推進桿(11)的旋轉速度為20-100RPM；高速射壓系統(tǒng)(8)采用的壓力為30-100MPa，速度為30-100m/s；保壓時間為0.5-30s；

步驟3中，正擠壓過程中控制溫度為420-480℃，制備得到的超細直徑絲材的直徑為Φ0.4-1mm；

步驟3中，正擠壓過程中使用的正擠壓裝置為：包括擠壓桶(17)，擠壓桶(17)外壁設置有加熱裝置(16)，擠壓桶(17)內部頂端設置有正擠壓桿(15)，擠壓桶(17)內部底端設置有超細直徑絲材凹模(18)，正擠壓桿(15)與超細直徑絲材凹模(18)之間設置有SW-CNTs纖維增強鎂合金基復合材料半固態(tài)射壓坯料(1)。