[發明專利]一種高體分多相混雜增強鎂基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010943402.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112176262B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 汪彥博;周海濤;孫京麗;肖旅;徐玉棱;陳舸;董喜旺
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: C22C49/14
• 分類號: C22C49/14;C22C49/04;C22C47/04;C22C47/06;C22C47/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

1.一種高體分多相混雜增強鎂基復合材料，其特征在于，該高體分多相混雜增強鎂基復合材料通過利用短纖維先制備出短纖維預制塊，然后再壓力浸滲納米顆粒增強稀土鎂合金熔液實現，其中，

所述稀土鎂合金成分為Mg-(8.5-15)X-(0-1)Zr(wt.％)，X為Gd、Y、Sm、Nd、Zn中的一種或幾種且X不單獨為Zn；

所述短纖維選自碳纖維、氧化鋁纖維或硼纖維中的一種或幾種；

所述納米顆粒選自SiC、TiC、Al₂O₃、TiB₂、B₄C中的一種或兩種。

2.根據權利要求1所述的高體分多相混雜增強鎂基復合材料，其特征在于，所述短纖維為碳纖維；和/或

所述納米顆粒為SiC和TiC的組合。

3.根據權利要求1所述的高體分多相混雜增強鎂基復合材料，其特征在于，所述短纖維預制塊占鎂基復合材料體積分數的30％-60％；和/或

所述納米顆粒占鎂基復合材料體積分數的1％-20％。

4.根據權利要求1所述的高體分多相混雜增強鎂基復合材料，其特征在于，所述短纖維預制塊占鎂基復合材料體積分數的40％-50％；和/或

所述納米顆粒占鎂基復合材料體積分數的5％-10％。

5.根據權利要求1所述的高體分多相混雜增強鎂基復合材料，其特征在于，所述短纖維的直徑為0.005～1mm、長徑比為(10～2):1；

所述納米顆粒的中值粒徑D50為10-200nm；

所述短纖維預制塊的孔隙尺寸大于納米顆粒的尺寸。

6.一種高體分多相混雜增強鎂基復合材料的制備方法，包括：

短纖維預制塊制備：先對短纖維表面進行除膠處理，再用溶膠溶液對短纖維進行溶膠凝膠法涂覆涂層，然后采用粘結劑粘結涂層短纖維，最后在燒結溫度400-550℃下燒結1-3h成型；

納米顆粒增強稀土鎂合金熔液制備：將稀土鎂合金加熱到700-800℃熔化，待基體合金完全熔化后將溫度降至580℃-650℃，得到半固態熔融鎂合金；加入納米顆粒后，進行機械攪拌，攪拌時間為10-40min，攪拌速度為600-1200r/min，攪拌結束后升溫至700-800℃，再進行超聲處理，超聲時間為5-30min，超聲功率600-1000w，制得納米顆粒增強稀土鎂合金熔液；

高體分多相混雜增強鎂基復合材料制備：將模具預熱至200-600℃，并在模具加熱至80-120℃時噴石墨，放入預熱至200-450℃的短纖維預制塊，澆入溫度為700-800℃的納米顆粒增強稀土鎂合金熔液中，壓力機沖頭下壓進行浸滲，浸滲壓力為0.4-20MPa，保壓時間30-300s，待凝固完全，得到高體分多相混雜增強鎂基復合材料。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，短纖維預制塊制備中，所述涂層所用溶膠溶液為SiO₂溶液或TiO₂溶液；和/或

所述粘結劑為磷酸二氫鋁、水玻璃或聚乙烯醇中的任意一種。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述納米顆粒增強稀土鎂合金熔液制備步驟中，將稀土鎂合金熔化加熱到720-760℃，待基體合金完全熔化后將溫度降至600-650℃，得到半固態熔融鎂合金；加入納米顆粒，進行機械攪拌，攪拌時間為20-30min，攪拌速度為800-1000r/min，攪拌結束后升溫至710-760℃，再進行超聲處理，超聲時間為10-20min，超聲功率800-1000w，制得納米顆粒增強稀土鎂合金熔液。