[发明专利]一种机械搅拌原位合成制备镁基复合材料半固态浆料的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，涉及一种半固态浆料制备方法。

背景技术

随着人们节能与环保意识的增强，镁合金作为最轻的金属结构材料之一，越来越受到青睐。但由于镁合金强度不高，高温抗蠕变性能差等缺点，限制了其应用范围。为了提高镁合金的综合性能，扩大镁合金的应用领域和范围，引入增强相对镁合金进行复合强化是一个重要的发展方向。利用原位反应合成法制备金属基复合材料，在金属基体内原位生成一种或几种相对均匀分散的高硬度、高弹性模量的增强相，能达到强化金属基体的目的。随着半固态成形技术的发展，目前，镁基复合材料的半固态流变成形技术与机械搅拌技术结合越来越受到众多学者的重视，而制备出合格的半固态浆料用于后期的流变成形成为关键点。通过优化机械搅拌工艺参数，达到促进晶核的增殖、细化晶粒和控制固相颗粒大小和圆整度的目的。本发明复合材料增强相为Al₂Y金属间化合物，具有较高的熔化温度(1748K)、杨氏模量 (158GPa)、硬度(HV=645)和相对较低的热膨胀系数(CTE=10×10^-6K^-1)与密度  (3.93g/cm³)等特点，其性能与金属相似，与基体界面结合良好，较采用其它增强相如：TiB₂、TiAl₃和Mg₂Si等所制备的复合材料在强度和塑性两方面性能都得到加强。而且本发明制备的半固态浆料组织均匀，固相颗粒细小、圆整，可以满足复合材料半固态流变成形的要求。工艺简单，操作方便，成本低，节能环保。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械搅拌原位颗粒增强Mg-Al-Zn复合材料半固态浆料制备方法。

本发明所述的制备方法为：首先将Mg-Al-Zn合金加入到熔炼炉中的坩埚中，待基体合金熔化后，加入Mg-Y中间合金，再将炉温调至850℃，然后关掉熔炼炉电源，将超声变幅杆探头放入熔体中，对熔体超声，超声停止后静置，降温到584-570℃，采用机械搅拌法对熔体进行搅拌，制备得到Al₂Y颗粒增强Mg-Al-Zn复合材料半固态浆料。为防止合金氧化，制备过程中采用覆盖剂及通SF₆和CO₂混合气体进行保护。

本发明所述的Mg-Y中间合金中的Y质量分数为30%，余量为Mg；Mg-Al-Zn合金中Al的质量分数为6.0%～9.2%，Zn为0.2%～0.54%，余量为Mg。

本发明所述的覆盖剂主要成分及质量分数为：KCl为45%，MgCl₂为45%，CaF₂为5%，BaCl₂为5%。

本发明制备的半固态浆料组织均匀，固相颗粒细小、圆整，可以满足复合材料半固态流变成形的要求，工艺简单，操作方便，成本低，节能环保。

附图说明

图 1 为本发明实施实例1条件下机械搅拌原位制备的颗粒增强Mg-Al-Zn复合材料半固态浆料显微组织。

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。

本实施例以AZ91合金（Al 9.163，Zn 0.538， Mn 0.218，Si 0.042，Fe 0.0028，Cu 0.0053，Be 0.0007，Ni 0.0056，余量为Mg，质量分数，下同）为基体，将大块的Mg-Y中间合金破碎成小颗粒，用铝箔纸包好预热到250℃待用。待基体合金熔化后保温，加入Mg-Y中间合金，再将炉温调至850℃，关掉熔炼炉电源，将超声变幅杆探头放入熔体中，对熔体超声，超声停止后静置，超声停止后静置，降温到584℃，采用机械搅拌法对熔体进行搅拌，制备得到颗粒增强Al₂Y/AZ91镁基复合材料半固态浆料。为防止合金氧化，制备过程中采用覆盖剂（主要成分为：KCl质量分数为45%,MgCl₂质量分数为45%,CaF₂质量分数为5%,BaCl₂质量分数为5%）及通SF₆和CO₂混合气体进行保护。 

实施例2。