[发明专利]一种原位合成Mg2Si/Al复合材料

说明书

一种原位合成Mg2Si/Al复合材料，通过搅拌铸造法制备了Mg2Si/Al原位复合材料，Mg2Si在复合材料中呈白色树枝状，增强颗粒细小．均匀分布在基体中，增强相与基体的界面清洁，无污染；Si和Mg完全反应生成了Mg2Si，少量Mg还和Al反应生成了Mgl7All2，微量Mg以固溶体形式存在于复合材料中。Mg2Si/Al复合材料的显微硬度、耐磨性和阻尼性均得到了显著提高，其中Mg2Si含量为10％时，该复合材料相对纯铝的显微硬度提高了1.71倍，耐磨性提高了2.42倍，阻尼性提高了9.85倍。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种原位合成Mg2Si/Al复合材料。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料具有比强度高、比刚度高、高温性能好、阻尼性能好、热膨胀系数低等优越性能，因此备受关注。铝基复合材料的制备方法分为两类:外加法和原位自生法。原位自生的铝基复合材料，增强相与基体的相容性较好，界面干净、无污染、粒子相对细小，并解决了外加法难以解决的夹杂物，界面反应及颗粒与基体之间润湿性等问题。因而受到更多的青睐。

Mg2Si具有高熔点、高硬度、低密度、低热膨胀系数和高的弹性模量等，很适合作为铝基复合材料的增强体。采用液态熔融法可制备Mg2Si/Al增强共晶Al-Si合金自生复合材料。表明在液相线附近，浇注温度为720℃时，晶粒均匀细小；Pr变质剂对初生硅及共晶组织均有明显的细化效果，并细化Mg2Si、改变其形貌与尺寸，可提高合金的力学性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善铝基复合材料的耐磨性，设计了一种原位合成Mg2Si/Al复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

原位合成Mg2Si/Al复合材料的制备原料包括：基体为工业纯铝，增强体为硅粉(75μm)和AZ31D镁合金在高温下反应生成Mg2Si。

原位合成Mg2Si/Al复合材料的制备步骤为：先将电阻炉升温到720℃，把铝锭放入坩埚中；将铝液过热到870℃，加入经200℃预处理2h的硅粉：5min后．加入AZ31D镁合金．采用自制的三叶搅拌器搅拌，让Si和Mg充分反应；搅拌10min后，浇铸成型。

原位合成Mg2Si/Al复合材料的检测步骤为：采用D8-ADVANCE型X射线衍射仪进行复合材料的物相分析；用JSM-6360LA型扫描电镜观察复合材料显微组织中增强颗粒的大小、形貌和分布。将通过搅拌铸造制备的Mg2Si/Al原位复合材料在线切割机上分别加工成10mmX10mmX15mm、7mmX7mmX30mm、40mmX5mmX1mm的试样，用砂纸将表面打磨光滑。分别采用XHV-1000型自动转塔数显显微硬度计、M-2000型摩擦磨损实验机、TPA-8型精密扭摆力学谱仪测试复合材料的显微硬度。为确保数据的准确性，在每个试样上选取四个不同的点进行硬度测试，取平均值。耐磨性实验力为400N，转速为180r/min。实验前将试样清洁、干燥后，采用SHIMA-DZUAUY220型电子天平称量，再放入实验机上磨损5min后清洁、干燥称量。反复4次。阻尼性实验温度为30.8℃，设定频率为1.000Hz。

本发明的有益效果是：