[发明专利]一种增强镁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增强镁基复合材料及其制备方法，涉及金属材料领域。本发明的增强镁基复合材料，由以下质量百分比的组分组成：Gd 3～6％，Sm 2～4％，Zr 0.3～0.6％，SiC 1～9％，余量为镁和不可避免的杂质。本发明的增强镁基复合材料，组分简单，成本相对低廉，通过添加微米级的SiC颗粒，大幅度提高材料的强度和硬度以及耐磨性，扩大了材料的应用范围。本发明的增强镁基复合材料，室温抗拉强度高达258.35MPa，布氏硬度高达118.4，比基体合金Mg‑5Gd‑3Sm‑0.5Zr的室温抗拉强度提高了44.65％，硬度提高了59.30％。

技术领域

本发明涉及一种增强镁基复合材料及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有许多优异的性能，但是也存在着一定的缺点，如韧性差、高温强度不足、耐磨性差等，从而限制了镁合金在一些领域的应用。为了适应生产需要，近年来开发了多种系列的稀土镁合金，例如Mg-Gd系列、Mg-Sm系列、Mg-Y系列等，还研究了添加混合稀土的镁合金的性能及组织，在一定程度上提高了镁合金的室温及高温力学性能。

镁基复合材料密度低、比刚度和比强度高，同时还具有良好的耐高温性、耐磨性、耐冲击性、优良的减震性能以及良好的尺寸稳定性等。此外，还具有电磁屏蔽和贮氢特性，是一类优秀的结构与功能材料，也是当今高新技术领域中期望采用的复合材料之一。制备方法有铸造冶金法、粉末冶金法、喷射沉积法、原位合成法等，常用的增强相主要有纤维增强、晶须增强和颗粒增强等。其中颗粒增强的镁基复合材料是目前研究较多的复合材料之一。

但在目前所研究的镁基复合材料领域，基体合金种类较少，如常用的AZ91D镁合金虽然抗拉强度、压铸性能良好，但抗蠕变性能不是很好；AS41B镁合金的抗蠕变性能良好，但是强度、硬度不够高，不能满足提升镁基复合材料整体性能的需求，因此，迫切需要开发处一种具有良好力学性能的镁合金基体的复合材料。

申请公布号为CN104233028A的中国发明专利公开了一种增强镁基合金及其制备方法，该专利公开的增强镁基合金，按重量百分比含量含有：Al 4～5％，Gd 0.28～0.30％，Si 2～2.5％，Ca 0.8～0.9％，Zn 1.5～1.8，Sr 0.8～1％，Sm 0.3～0.5％，Nd 0.4～0.5％，Y 0.5～0.6％，Zr 0.3～0.4％，Sn 0.6～0.7％，Mn 1.2～1.3％，Cu0.26～0.3％，Sb0.3～0.35％，Cr 0.1～0.2％，Nb1～1.2％，氮化硼纳米管颗粒2～3％，石墨烯2～4％，碳化硅晶须3～3.5％，余量为镁。该专利公开的增强镁基合金，所用元素种类较多，成本高，虽然抗拉强度高，但是硬度欠佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬度高的增强镁基复合材料。

本发明的第二个目的在于提供一种增强镁基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种增强镁基复合材料，由以下质量百分比的组分组成：Gd 3～6％，Sm2～4％，Zr0.3～0.6％，SiC 1～9％，余量为镁和不可避免的杂质。

本发明的增强镁基复合材料，原料种类简单，成本相对低廉，通过添加微米级的SiC颗粒，大幅度提高材料的强度和硬度以及耐磨性，扩大了材料的应用范围。本发明的增强镁基复合材料，室温抗拉强度高达258.35MPa，布氏硬度高达118.4，比基体合金Mg-5Gd-3Sm-0.5Zr的室温抗拉强度提高了44.65％，硬度提高了59.30％。

上述增强镁基复合材料，优选的，由以下质量百分比的组分组成：Gd 5％，Sm 3％，Zr 0.5％，SiC 1～6％，余量为镁和不可避免的杂质。

上述增强镁基复合材料，优选的，由以下质量百分比的组分组成：Gd 5％，Sm 3％，Zr 0.5％，SiC 3％，余量为镁和不可避免的杂质。