專(zhuān)利名稱(chēng)：Mg的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品，具體是一種Mg2Si/Mg-9Al-Y高阻尼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有工程用金屬中，鎂合金密度最小。雖然鎂合金的強(qiáng)度、彈性模量比鋁合金、合金鋼低，但其比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度則與鋁合金和鋼大致相同。與鋁合金具有相同剛度的鎂合金，其重量約減輕了25％。鎂合金同時(shí)具有良好的阻尼特征，在各種壓力下的減振量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金和鑄鐵。以上的優(yōu)點(diǎn)使鎂合金用作殼體部件時(shí)可以降低噪聲，提高密封性；用于座椅、轉(zhuǎn)向柱、輪轂等零件時(shí)可以消除部件本身的振動(dòng)，提高汽車(chē)的安全性和操作性能。但AZ91商用鎂合金在汽車(chē)工業(yè)的廣泛應(yīng)用存在的問(wèn)題，當(dāng)溫度超過(guò)120℃，強(qiáng)度迅速下降，而且阻尼性能也大幅度下降。因強(qiáng)度的提高和阻尼性能的改進(jìn)具有獨(dú)立的機(jī)制，甚至在很多方面互為矛盾。純鎂是阻尼性能最好的金屬，但其力學(xué)性能很低無(wú)法作為工程材料使用。而現(xiàn)有力學(xué)性能較好的鎂合金阻尼性能較純鎂卻大大降低。目前在鎂合金阻尼性能方面的研究主要集中在基礎(chǔ)研究階段，許多的研究者著眼于熱處理對(duì)阻尼性能方面的研究，但其結(jié)果不甚理想。利用特殊的制備方法可以提高提高鎂合金及其復(fù)合材料阻尼性能，因其制備工藝復(fù)雜和成本較高而無(wú)法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，R.Schaller在《Journal of Alloys andCompounds》(合金與化合物355(2003)131-135)發(fā)表的文中“Metal matrixcomposites，a smart choice for high damping materials”(金屬基復(fù)合材料是高阻尼材料明智的選擇)一文，該文利用定向凝固的方法制備Mg2Si/Mg復(fù)合材料。該文提出Si是有利于提高鎂合金阻尼性能的最有潛力的元素之一，該復(fù)合材料具有高的阻尼能力和機(jī)械性能。但因該法操作復(fù)雜而難以在工業(yè)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種Mg2Si/Mg-9Al-Y高阻尼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法。使其復(fù)合材料具有較好的阻尼性能和力學(xué)性能的組合，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單易操作，擴(kuò)大了鎂合金及其復(fù)合材料在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明高阻尼鎂基復(fù)合材料的各組分及重量百分比為6～10％Al，1～5％Si，0.4～1％Y，0.1～0.8％RE，0.5～0.6％Sb，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Na、K總含量小于0.08％，其余為Mg。
本發(fā)明的優(yōu)選配方為8～9％Al，1～3Si，0.6～0.8％Y，0.3～0.6％RE，0.5％Sb，雜質(zhì)元素的總含量小于0.02％，其余為Mg。在本優(yōu)選配方中，獲得的材料具有與AZ91相近的高溫強(qiáng)度，但其阻尼性能可以達(dá)到Tanφ＝6.0～45左右，是AZ91阻尼性能的兩倍。
本發(fā)明以Mg-9Al為基體，添加一定量的Si通過(guò)原位反應(yīng)生成一種含Mg2Si強(qiáng)化相，同時(shí)添加少量的Y和RE元素通過(guò)鑄造方法制備高阻尼鎂基復(fù)合材料。同時(shí)考慮到鎂合金中Mg2Si化合物易形成粗大漢字狀而影響力學(xué)性能，采用少量的Sb變質(zhì)處理細(xì)化Mg2Si相，以此可以獲得力學(xué)性能和阻尼性能兼顧的結(jié)構(gòu)功能一體化的材料。
本發(fā)明通過(guò)以下工藝制備得到在10vol.％SF6+90vol.％CO2混合氣體保護(hù)的條件下，將純鎂和純鋁完全溶化。分別加入Al-20Si，Mg-17Y和Al-10RE中間合金，熔化后進(jìn)行攪拌。最后加入于200℃烘箱中烘干水分的金屬銻，用鋁箔包好后用鐘罩迅速壓入液面以下約半分鐘后提起。將溫度升至720℃對(duì)合金液進(jìn)行精煉并靜置20分鐘，最后撈去表面的浮渣后澆鑄于金屬模具中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明復(fù)合材料具有較好的阻尼性能和力學(xué)性能的組合，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單易操作。Mg2Si顆粒與鎂基體熱膨脹系數(shù)相差很大，使得界面產(chǎn)生熱不匹配，從而在其附近形成高的殘余應(yīng)力，甚至大于基體材料的屈服強(qiáng)度，因此產(chǎn)生塑性變形，消耗振動(dòng)能量。高的殘余應(yīng)力引起新的位錯(cuò)增殖等一系列的優(yōu)點(diǎn)為高阻尼的材料奠定了理論基礎(chǔ)。同時(shí)Si的添加可以提高鎂合金的高溫抗力。因此本發(fā)明具有好的熱抗力和高的減振能力組合，其室溫和100℃下的阻尼能力較AZ91提高近50％，適合其在汽車(chē)、摩托車(chē)和電子行業(yè)的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和效果做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1合金成分(重量百分比)6％Al，1.0％Si，0.4％Y，0.3％RE，0.5％Sb，雜質(zhì)元素小于0.02％，其余為Mg。
在氣體保護(hù)的條件下，在700℃保溫，待純鎂和純鋁完全溶化后加入Al-20Si，Mg-17Y和Al-10RE中間合金，最后加入工業(yè)純銻。加入方法先將金屬銻用鋁箔包好后于200℃烘箱中烘干水分，用鐘罩迅速壓入液面以下約10分鐘后，將溫度升至750℃對(duì)合金液進(jìn)行精煉后靜置20分鐘后，撈去表面的浮渣后澆鑄于金屬模具中。將所得的復(fù)合材料線切割成40×5×1mm3，通過(guò)DMTA測(cè)量材料在應(yīng)變振幅為10-6到10-4范圍內(nèi)阻尼值Tanφ，結(jié)果見(jiàn)下表中。
實(shí)施例2合金成分(重量百分比)8％Al，3.0％Si，0.6％Y，0.3％RE，0.5％Sb，雜質(zhì)元素小于0.02％，其余為Mg。
在氣體保護(hù)的條件下，在700℃保溫，待純鎂和純鋁完全溶化后加入Al-20Si，Mg-17Y和Al-10RE中間合金，最后加入工業(yè)純銻。加入方法先將金屬銻用鋁箔包好后于200℃烘箱中烘干水分，用鐘罩迅速壓入液面以下約10分鐘后，將溫度升至750℃對(duì)合金液進(jìn)行精煉后靜置20分鐘后，撈去表面的浮渣后澆鑄于金屬模具中。將所得的復(fù)合材料線切割成40×5×1mm3，通過(guò)DMTA測(cè)量材料在應(yīng)變振幅為10-6到10-4范圍內(nèi)阻尼值，結(jié)果見(jiàn)下表中。
實(shí)施例3合金成分(重量百分比)9％Al，4.0％Si，0.8％Y，0.6％RE，0.5％Sb，雜質(zhì)元素小于0.02％，其余為Mg。
在氣體保護(hù)的條件下，在700℃保溫，待純鎂和純鋁完全溶化后加入Al-20Si，Mg-17Y和Al-10RE中間合金，最后加入工業(yè)純銻。加入方法先將金屬銻用鋁箔包好后于200℃烘箱中烘干水分，用鐘罩迅速壓入液面以下約10分鐘后，將溫度升至750℃對(duì)合金液進(jìn)行精煉后靜置20分鐘后，撈去表面的浮渣后澆鑄于模具中。將所得的復(fù)合材料線切割成40×5×1mm3，通過(guò)DMTA測(cè)量材料在應(yīng)變振幅為10-6到10-4范圍內(nèi)的阻尼值。結(jié)果見(jiàn)下表中。
實(shí)施例4合金成分(重量百分比)10％Al，5％Si，1％Y，0.8％RE，0.6％Sb，雜質(zhì)元素小于0.02％，其余為Mg。
在氣體保護(hù)的條件下，在700℃保溫，待純鎂和純鋁完全溶化后加入Al-20Si，Mg-17Y和Al-10RE中間合金，最后加入工業(yè)純銻。加入方法先將金屬銻用鋁箔包好后于200℃烘箱中烘干水分，用鐘罩迅速壓入液面以下約10分鐘后，將溫度升至750℃對(duì)合金液進(jìn)行精煉后靜置20分鐘后，撈去表面的浮渣后澆鑄于模具中。將所得的復(fù)合材料線切割成40×5×1mm3，通過(guò)DMTA測(cè)量材料在應(yīng)變振幅為10-6到10-4范圍內(nèi)的阻尼值。結(jié)果見(jiàn)下表中。

權(quán)利要求
1.一種Mg2Si/Mg-9Al-Y高阻尼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，各組分及重量百分比為6～10％Al，1～5％Si，0.4～1％Y，0.1～0.8％RE，0.5～0.6％Sb，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Na、K總含量小于0.08％，其余為Mg。
2.如權(quán)利要求1所述的Mg2Si/Mg-9Al-Y高阻尼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征是，各組分及重量百分比為8～9％Al，1～3Si，0.6～0.8％Y，0.3～0.6％RE，0.5％Sb，雜質(zhì)元素的總含量小于0.02％，其余為Mg。
全文摘要
一種材料技術(shù)領(lǐng)域的Mg
文檔編號(hào)C22C23/02GK1772935SQ200510110428
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者廖利華, 王浩偉, 李險(xiǎn)峰, 馬乃恒, 張修慶 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)