[发明专利]一种纳米氮化铝增强镁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，特别涉及镁基复合材料的制备方法。

背景技术

颗粒增强镁基复合材料具有比强度、比刚度高、高耐磨性、高的减振性等许多优点。氮化铝（AIN）因其具有良好的物理化学，机械及热性能，同时在纳米氮化铝颗粒表面可以生成氧化镁（MgO）， 这可以大大改善其润湿性，是增强镁合金的理想增强相。微米颗粒可以改善基体的屈服强度及极限抗压强度，但使基体的延展性变差。纳米颗粒能在保持很高含量下全面改善基体的机械性能，因而逐渐受到重视。但是通过传统的工艺制备纳米复合材料存在纳米颗粒易团聚、含量不高、工艺复杂、成型受限等问题，这将阻碍其进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种用纳米氮化铝增强镁基复合材料的制备方法。

本发明所述的制备方法为：首先将纳米氮化铝在无水乙醇中超声处理10～15 min，静置、去除无水乙醇后在500～560℃下烘3～4h；将镁合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在惰性气体保护下，在温度700～760℃时，将上述纳米氮化铝按镁合金熔体的2～7wt.%的量加入到镁合金熔体中，加入速率为1～1.5g/min，超声频率5～10KHZ、功率2KW，而后继续超声处理10～20min，超声频率20KHZ、功率1～2KW；将熔体温度控制在680～660℃，继续超声1～2min，浇入到经400～450℃预热处理的金属模型中，冷却后即可获得。

本发明所述的纳米氮化铝的颗粒尺寸最佳为20～70nm。

本发明得到的镁基纳米复合材料组织中晶粒细小，且纳米氮化铝增强相分布均匀，无团聚现象。此工艺成本低、简单；安全可靠；操作方便。

附图说明

图1为本发明制备的镁基纳米复合材料的显微组织。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

首先将纳米氮化铝（30nm）在无水乙醇中超声处理10min，静置、去除无水乙醇后在500℃下烘3h；将镁合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在惰性气体保护下，在温度700℃时，将上述纳米氮化铝按镁合金熔体的2wt.%加入到镁合金熔体中，加入速率为1g/min，超声频率及功率分别为10KHZ，2KW，而后继续超声处理10min，超声频率及功率分别为20KHZ，1KW；将熔体温度控制在660℃，继续超声1min，浇入到经400℃预热处理的金属模型中，冷却后即可获得。

实施例2。

首先将纳米氮化铝（30nm）在无水乙醇中超声处理10min，静置、去除无水乙醇后在500℃下烘3h；将镁合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在惰性气体保护下，在温度720℃时，将上述纳米氮化铝按镁合金熔体的4wt.%加入到镁合金熔体中，加入速率为1g/min，超声频率及功率分别为10KHZ，1KW，而后继续超声处理15min，超声频率及功率分别为20KHZ，1KW；将熔体温度控制在660℃，继续超声1min，浇入到经400℃预热处理的金属模型中，冷却后即可获得。

实施例3。

首先将纳米氮化铝（20nm）在无水乙醇中超声处理15 min，静置、去除无水乙醇后在560℃下烘3h；将镁合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在惰性气体保护下，在温度740℃时，将上述纳米氮化铝按镁合金熔体的6wt.%加入到镁合金熔体中，加入速率为1g/min， 超声频率及功率分别为10KHZ，1KW，而后继续超声处理15min，超声频率及功率分别为20KHZ，1.5KW；将熔体温度控制在670℃，继续超声1min，浇入到经400℃预热处理的金属模型中，冷却后即可获得。

实施例4。

首先将纳米氮化铝（20nm）在无水乙醇中超声处理15 min，静置、去除无水乙醇后在560℃下烘4h；将镁合金放入石墨坩锅内加热、熔化，在惰性气体保护下，，在温度760℃时，将上述纳米氮化铝按镁合金熔体的7wt.%加入到镁合金熔体中，加入速率为1.5g/min， 超声频率及功率分别为5KHZ，1KW，而后继续超声处理20min，超声频率及功率分别为20KHZ，2KW；将熔体温度控制在680℃，继续超声2min，浇入到经450℃预热处理的金属模型中，冷却后即可获得。

附图1为实施实例2条件下获得的的镁基纳米复合材料组织，图中可见，所获得的镁基纳米复合材料组织中没有树枝晶出现，取而代之的是大量的蔷薇状、球状及等轴状晶粒。超声空化、声流效应使得纳米氮化铝粉末在熔体中均匀分布，在凝固过程中纳米氮化铝颗粒阻碍了初次镁晶粒的长大，从而使复合材料的组织得到了明显的细化。