專利名稱：一種原位Mg₂Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)漿料的制備方法，尤其涉及一種原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、減震性能良好以及鑄造性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點而成為航空、航天及汽車制造等領(lǐng)域具有廣闊前景的綠色材料。傳統(tǒng)的原位自生顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料液態(tài)成形過程中易出現(xiàn)卷氣夾渣、縮孔縮松等缺陷，從而限制·了該類材料的推廣與應(yīng)用。隨著半固態(tài)成形技術(shù)和理論的發(fā)展與成熟，原位合成與半固態(tài)流變成形技術(shù)的結(jié)合為新型材料制備技術(shù)的發(fā)展指引了一個新的方向。合格的鎂基復(fù)合材料半固態(tài)漿料是保證半固態(tài)流變成形的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，受到眾多學(xué)者的青昧。超聲振動與靜置保溫相結(jié)合制備鎂基復(fù)合材料半固態(tài)漿料作為一種新方法，通過短暫的靜置保溫，精確控制冷卻過程，促進(jìn)晶核的形成，再經(jīng)過超聲振動促進(jìn)晶核的增殖、細(xì)化晶粒以及提高固相顆粒的均勻性和圓整度，以獲得均勻細(xì)小的半固態(tài)組織。該方法工藝操作簡單，制備成本低廉，能夠?qū)崿F(xiàn)在較短的時間制備合格的復(fù)合材料半固態(tài)漿料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法，該方法得到的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，本發(fā)明的關(guān)鍵在于對原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料在半固態(tài)溫度區(qū)域進(jìn)行靜置保溫和超聲振動。制備這種原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的方法為首先將Mg-Al-Mn-Zn合金和純鎂按一定的比例配料并放入鐵坩堝中加熱至740°C，加入Al-Si中間合金并保溫40min ;然后降溫至585°C 615°C進(jìn)行靜置保溫，保溫時間控制在6min以內(nèi)，保溫后將超聲變幅桿探頭置于熔體中，采用輸出功率控制在3KW以內(nèi)的連續(xù)超聲波對熔體超聲振動，獲得原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料，熔煉過程中均采用覆蓋劑以及Ar氣體對熔體進(jìn)行保護(hù)。所述Al-Si中間合金中的Si的質(zhì)量百分比為23. 5% 24. 5%，余量為Al ;Mg-Al-Mn-Zn合金中Al的質(zhì)量百分比為5. 6% 6. 4%, Mn的質(zhì)量百分比為0. 2% 0. 4%, Zn的質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%，余量為Mg。本發(fā)明的技術(shù)效果是得到的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)流變成形要求，而且工藝簡單，安全可靠，操作方便，且無三廢污染。


圖I為本發(fā)明實施實例I條件下原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織形貌。圖2為本發(fā)明實施實例2條件下原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織形貌。圖3為本發(fā)明所述的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料的半固態(tài)組織的XRD。
具體實施方式
如圖I、圖2、圖3所示，本發(fā)明將通過以下實施例作進(jìn)一步說明。本實施例中所述的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)衆(zhòng)料,是通過原位合成、靜置保溫與超聲振動相結(jié)合的方法制備的，其中Mg2Si的含量為2. 5
3.Owt. %o實施實例I
將Mg-Al-Mn-Zn合金和純Mg按一定的比例配料并放入鐵坩堝中加熱至740°C，加入Si占熔體質(zhì)量百分比為I. 0%的Al-Si中間合金并保溫40min ;然后降溫至605°C進(jìn)行3min的靜置保溫，然后將超聲變幅桿探頭置于熔體液面下IOmm處，采用頻率為20KHz、功率0. 6KW的連續(xù)超聲對熔體處理Imin,獲得原位自生Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料水淬組織，熔煉過程中均采用覆蓋劑以及Ar氣體對熔體進(jìn)行保護(hù)。實施實例2
將Mg-Al-Mn-Zn合金和純Mg按一定的比例配料并放入鐵坩堝中加熱至740°C，加入Si占熔體質(zhì)量百分比為I. 0%的Al-Si中間合金并保溫40min ;然后降溫至600°C進(jìn)行5min的靜置保溫，然后將超聲變幅桿探頭置于熔體液面下IOmm處，采用頻率為20KHz、功率0. 3KW的連續(xù)超聲對熔體處理I. 5min,獲得原位自生Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料水淬組織，熔煉過程中均采用覆蓋劑以及Ar氣體對熔體進(jìn)行保護(hù)。從圖1、2、3中可以看出，采用本發(fā)明得到的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)流變成形要求，而且工藝簡單，安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
權(quán)利要求
1.一種原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)衆(zhòng)料的制備方法,其特征在于首先將Mg-Al-Mn-Zn合金和純鎂按一定的比例配料并放入鐵坩堝中加熱至740°C，加入Al-Si中間合金并保溫40min ;然后降溫至585°C 615°C進(jìn)行靜置保溫，保溫時間控制在6min以內(nèi)，保溫后將超聲變幅桿探頭置于熔體中，采用輸出功率控制在3KW以內(nèi)的連續(xù)超聲波對熔體超聲振動，獲得原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料，熔煉過程中均采用覆蓋劑以及Ar氣體對熔體進(jìn)行保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法，其特征是所述Al-Si中間合金中的Si的質(zhì)量百分比為23. 5% 24. 5%，余量為Al ；Mg-Al-Mn-Zn合金中Al的質(zhì)量百分比為5. 6% 6. 4%, Mn的質(zhì)量百分比為0. 2% 0. 4%, Zn的質(zhì)量百分比為0. 15% 0. 2%，余量為Mg。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)漿料的制備方法。本發(fā)明的關(guān)鍵在于對原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料在半固態(tài)溫度區(qū)域進(jìn)行靜置保溫和超聲振動。本發(fā)明的技術(shù)效果是得到的原位Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg-Al-Mn-Zn復(fù)合材料半固態(tài)組織均勻、圓整，完全滿足半固態(tài)流變成形要求，而且工藝簡單，安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
文檔編號C22C23/02GK102776396SQ20121017016
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者李正華, 賀儒, 鐘子明, 閆洪, 陳華軍, 饒遠(yuǎn)生 申請人:南昌大學(xué)