[发明专利]一种Mg-Li基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种Mg-Li基复合材料的制备方法，属于复合金属材料制备技术领域。

背景技术

Mg-Li基合金是迄今为止比强度(材料强度/材料密度)最高的合金材料。主要应用于宇航，航空等领域中。强度较低，抗蚀性能较低是该材料的弱点，目前主要采用添加微量合金元素的方法(Al，Zn，Ag，Y等)来强化合金。采用复合材料的方法，用高强度的颗粒或者纤维来强化合金，一直是材料界努力的方向之一。B₄C，B纤维是既能强化合金又不会过多地提高合金密度的增强组元。但在高温下，高锂含量的Mg-Li基合金对它们会有腐蚀作用，增强组元的强化作用得不到充分发挥。因此过去不得不采用粉末冶金方法将复合材料的制备温度控制在450℃以下，避免合金出现液相，防止合金与强化组元的过度反应。文献报道采用此方法合金实际抗拉强度由109MPa提高到162Mpa，比强度由71.4×10³m²/s²提高到96.2×10³m²/s²。迄今为止，因其工艺复杂性，控制难度大，复合材料强化工艺未能达到实用阶段，已形成牌号的合金目前还只有LA141(其成份配比为Mg-14Li-1Al)

发明内容

本发明的目的在于提供一种Mg-Li基复合材料的制备方法，以使Mg-Li合金与B₄C反应产物为有效强化相。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步：Mg-mLi-nB-lC预混合合金的制备

将B₄C粉加入Mg-Li合金熔体中，搅拌后随炉冷却形成Mg-mLi-nB-lC预混合合金，其中m＝25-35，n＝25-35，l＝5-15；

第二步：Mg-xLi-uM-yB-zC复合材料的制备

将第一步所得的Mg-mLi-nB-lC预混合合金加入基体合金Mg-Li合金熔体中，搅拌，然后升温到650-700℃，保温0.5-1小时后随炉冷却，得到Mg-xLi-yB-zC合金锭坯；其中x＝5-18，y＝2-10，z＝0.5-3，余量为Mg。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步：Mg-mLi-nB-lC预混合合金的制备

将B₄C粉加入Mg-Li合金熔体中，搅拌后随炉冷却形成Mg-mLi-nB-lC预混合合金，其中m＝25-35，n＝25-35，l＝5-15；

第二步：Mg-xLi-uM-yB-zC复合材料的制备

将第一步所得的Mg-mLi-nB-lC预混合合金加入基体合金Mg-Li-M合金熔体中，搅拌，然后升温到650-700℃，保温0.5-1小时后随炉冷却，得到Mg-xLi-uM-yB-zC合金锭坯；其中x＝5-18，y＝2-10，z＝0.5-3，u＝1-4，M选自Al、Zn、Ag、Y中的至少一种，余量为Mg

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述Mg-Li合金熔体温度低于450℃。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述基体合金Mg-Li-M合金熔体温度为590℃-610℃。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述基体合金Mg-Li合金熔体或Mg-Li-M合金熔体置于氩气保护气氛中。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述B₄C粉的粒度≤10μm。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述Mg-mLi-nB-lC预混合合金轧制成厚度为1-5mm，宽8-20mm的条带后，再加入Mg-Li-M合金熔体中。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所述Mg-xLi-uM-yB-zC合金锭坯经热挤压、热锻、热轧或冷轧得到合金棒材或板材，所述热挤压、热锻、热轧温度为200-300℃。

本发明一种Mg-Li基复合材料的制备方法中，所制备的Mg-Li基复合材料显微组织结构由B、C与基体合金Mg-Li或Mg-Li-M在650-700℃充分反应形成的硼化合物强化相弥散分布于体心立方结构的镁锂固溶体基体中构成。

本发明与现有的技术相比有如下特点。