[發(fā)明專利]SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911303080.7
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111057972B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 徐春杰;李巖;任國璐;武向權;郭燦;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;B22D17/00;C22C47/12;C22C101/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明公開了SW?CNTs和N?SiCp增強鎂合金工件，按重量百分比由以下原料組分組成：SW?CNTs短纖維0.5?1.5％、N?SiCp顆粒1?15％、余量為鎂合金粉，以上各組分重量百分比之和為100％。該工件充分發(fā)揮了SW?CNTs短纖維和N?SiCp顆粒復合強化鎂合金基體作用，提高復合材料的綜合力學性能和物理化學性能。以上述為材料的工件的制備方法為：步驟1：按照上述配比稱取原料；步驟2：將步驟1球磨后完全混合均勻的SW?CNTs短纖維、N?SiCp顆粒和鎂合金粉料放入半固態(tài)射壓成型裝置中直接成型復合材料坯料或工件。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬基復合材料領域，具體涉及SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件，還涉及該SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件的制備方法。

背景技術

隨著鎂及鎂合金的應用領域的擴大，鎂基復合材料以其優(yōu)良的耐磨、耐蝕、減振性能、高溫性能和良好的電磁屏蔽性，高的電負性和導熱性，在航空航天、軍工產(chǎn)品制造、汽車輕量化、電子及運輸工業(yè)等領域的應用也日趨廣泛。美國學者Logsdon指出：金屬基復合材料未來的發(fā)展前景主要在于非長纖維增強。單壁碳納米管(SW-CNTs)結(jié)構(gòu)獨特、具有極高的強度、彈性模量、較高的韌性、優(yōu)異的導電和導熱性、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐熱性的一維新型納米材料，短纖維的SW-CNTs被認為是用作進一步改善鎂基復合材料物理和力學性能的理想增強纖維相，在新型材料的許多領域有著巨大的應用前景。納米碳化硅顆粒(N-SiCp)增強金屬基復合材料工藝簡單、成本低廉，同時N-SiCp綜合性能優(yōu)良。由此可見，如果將SW-CNTs和N-SiCp結(jié)合起來，同時作為增強相，既發(fā)揮SW-CNTs短纖維增強在化學、物理和熱力學方面的優(yōu)勢和作用，又可以發(fā)揮N-SiCp高溫穩(wěn)定性和耐磨性能，同時還能體現(xiàn)鎂合金輕質(zhì)和獨特的結(jié)構(gòu)材料方面的優(yōu)點。

然而，SW-CNTs之間存在著比較強的范德華力，導致很容易纏繞在一起或者團聚成束，嚴重制約了SW-CNTs短纖維性能的發(fā)揮。如何提高SW-CNTs短纖維和N-SiCp的在鎂合金基體中分散性是本發(fā)明的關鍵。因此，必須采用新工藝和新方法來解決SW-CNTs短纖維和N-SiCp增強鎂基復合材料在制備過程中存在的問題是本發(fā)明的關鍵技術。這樣才能獲得性能穩(wěn)定的SW-CNTs短纖維和N-SiCp顆粒復合增強的鎂合金基復合材料，才可能成為廣泛應用的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件，充分發(fā)揮SW-CNTs短纖維和N-SiCp顆粒復合強化鎂合金基體作用，提高復合材料的綜合力學性能和物理化學性能。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術方案是，SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件，按重量百分比由以下原料組分組成：SW-CNTs短纖維0.5-1.5％、N-SiCp顆粒1-15％、余量為鎂合金粉，以上各組分重量百分比之和為100％。

本發(fā)明的特點還在于，

SW-CNTs為單層碳納米管纖維，其長度為2-5μm；N-SiCp為納米碳化硅，其顆粒的粒徑為50-100nm。

鎂合金粉為650目任意標準牌號為AZ系或ZK系鎂合金粉、亦或為根據(jù)要求的稀土鎂合金粉。

本發(fā)明所采用的另一個技術方案是，SW-CNTs和N-SiCp增強鎂合金工件的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，SW-CNTs短纖維和N-SiCp顆粒的分散與消除團聚：

按照重量百分比分別稱取如下原料：SW-CNTs短纖維0.5-1.5％、N-SiCp顆粒1-15％、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300轉(zhuǎn)/分的高能球磨機中，并在氬氣保護下球磨混粉36小時；

步驟2，該復合材料工件半固態(tài)射壓成型：