[发明专利]一种增强镁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及通过把纤维或细丝与熔融金属接触制造含有非金属纤维或细丝的合金，具体地说是一种增强镁基复合材料的制备方法。

背景技术

镁基复合材料是以镁或镁合金为基体材料，以颗粒、晶须或纤维为增强相的一种金属基复合材料。镁基复合材料继承了纯镁密度低、减振性好、阻尼性和切削性好的优点，克服了纯镁硬度低和化学性质不稳定的缺点，具有热稳定性好、高比模量和高比刚度的优异性能。因此，作为一种综合性能优异的新型金属基复合材料，镁基复合材料在航空航天、通讯设备、机械制造以及汽车工业等高新技术领域中有巨大的应用前景。但是，随着制造业的迅猛发展，各应用领域对镁基复合材料的性能提出了更高要求；同时，镁基复合材料的制备技术仍存在一些有待解决的问题，例如，难以实现纳米增强相在镁基复合材料中的均匀分散，增强相易与化学性质活泼的镁基体发生不良界面反应形成脆性界面反应层，这些问题导致了镁基复合材料仍存在抗拉强度相对较低、热膨胀系数高及尺寸稳定性差的性能缺陷。因此，研发镁基复合材料的创新制备技术，实现增强相弥散分布，改善增强相与镁基体的界面结合效果都成为近年来镁基复合材料研究的热点。

自发现碳纳米管以来，碳纳米管一直是国际新材料领域研究的前沿及热点。碳纳米管不仅具有轻质特性，而且具有极高的弹性模量和弯曲强度，将其作为镁或镁合金为基体材料的增强相能够在保持镁基复合材料轻质特性的同时，改善镁基体的物理和力学性能，因此是镁基复合材料的理想增强材料。关于碳纳米管增强镁基复合材料研究的现有技术也被报道。CN102676859A报道了一种原位合成的碳纳米管增强镁基复合材料的制备方法，采用Co/Mg催化剂、化学气相沉积法在镁基体上生长碳纳米管，短时球磨后，经过压制成型、烧结、热挤压得到原位合成的碳纳米管增强镁基复合材料。CN102206793B报道了一种碳纳米管-氧化铝复合增强镁基复合材料的制备方法，将氧化铝和硝酸铁原材料加入到去离子水中，经干燥脱水、煅烧后获得氧化铁/氧化铝催化剂前躯体，经化学气相沉积反应制得碳纳米管-氧化铝复合增强相，并采用搅拌铸造法制得碳纳米管-氧化铝复合增强镁基复合材料。上述现有的增强镁基复合材料的制备方法，普遍存在的缺陷是：制备过程中碳纳米管的合成效果不佳，发生了结构破坏，增强效果降低；增强相在镁基体中分布不均，且与镁基体材料发生了不良界面反应，镁基体存在氧化问题；碳纳米管-氧化铝复合增强相的结构设计不佳，不适合作为镁基复合材料的增强相，所制得的镁基复合材料的力学性能不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种增强镁基复合材料的制备方法，是一种通过浮动催化法在纳米碳化硅颗粒上原位生长碳纳米管制备碳纳米管-碳化硅原位复合增强相，在液相机械搅拌混合基础上，通过放电等离子体烧结工艺制备碳纳米管-碳化硅混杂增强镁基复合材料的方法，克服了现有的增强镁基复合材料的制备方法所存在的碳纳米管合成效果不佳、易发生结构破坏和增强效果差，增强相在镁基体中分布不均，增强相-镁基体易发生不良界面反应，碳纳米管-氧化铝复合增强相结构设计不佳，不适合作为镁基复合材料的增强相，所制得的镁基复合材料的力学性能不理想的诸多缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种增强镁基复合材料的制备方法，是一种通过浮动催化法在纳米碳化硅颗粒上原位生长碳纳米管制备碳纳米管-碳化硅原位复合增强相，在液相机械搅拌混合基础上，通过放电等离子体烧结工艺制备碳纳米管-碳化硅混杂增强镁基复合材料的方法，具体步骤如下：

第一步，碳纳米管-碳化硅原位复合增强相的制备：