[发明专利]一种激光沉积原位制备Mg2

说明书

本发明属于复合材料制备领域，涉及一种制备Mg₂Si增强Al基复合材料的方法。本发明涉及一种采用激光沉积原位制备Mg₂Si/Al复合材料的全新的方法，属于复合材料制备技术领域。其特点在于脱离传统铸造方法，采用一种先进的、材料利用率高的激光沉积技术。取Al‑50％Mg粉Al‑9％Si粉按Al、Mg、Si的质量分数为7:2:1配比，放入球磨机中球磨，采用预置的方法将粉末制备成预置片，将预置片固定在6061铝合金基板上，用激光功率800W‑1100W，扫描速度为200mm/min‑400mm/min，光斑直径1.5mm进行单道多层激光沉积，得到Mg₂Si/Al复合材料。本发明工艺简单，操作方便，晶粒尺寸小且力学性能好。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，涉及一种制备Mg₂Si增强Al基复合材料的方法。

背景技术

Mg₂Si是一种密度低、强度硬度高的金属间化合物，其适量存在于合金中能够改善合金的力学性能，是铝基复合材料的理想增强相。制备Mg₂Si 增强铝基复合材料的方法主要有熔融法，普通铸造法、离心铸造法、喷射沉积法以及机械合金化法等多种。但是这些方法都无法很好的解决初生 Mg₂Si粗大、Mg₂Si尖角对基体割裂以及制备过程中混入杂质等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作工艺简单、设备先进、能够将含有Al、Mg、Si混合粉末原位生成Mg₂Si增强铝基复合材料的方法。通过激光高能量密度束，实现在快速凝固过程中原位生成Mg₂Si，通过改善激光的工艺参数来控制Mg₂Si的存在形态。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激光沉积原位制备Mg₂Si/Al复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)对激光沉积基板表面进行预处理，清洗基板表面的污垢、锈蚀及灰尘，干燥备用；

(2)将Al-Mg合金粉和Al-Si合金粉按照Mg：Si质量比为2～4:1配比，在行星球磨机中以转速200～300r/min球磨2～3小时使粉末混合均匀；

(3)将球磨好的粉末在50～60℃下烘干1～2小时，将粉末平铺并均匀的喷洒粘结剂溶液形成均匀的水层，在50-60℃下真空加热硬化，得到所需的预置片；

(4)将步骤(3)中制备的预置片放置在步骤(1)中准备好基板的设定位置，在保护气体保护下进行激光沉积，使其在基板上熔融，待其沉积结束后，用氮气喷枪清理熔覆层表面，测量熔覆层的高度，调节激光头到熔覆层的垂直距离，保持每一次激光头到熔覆层的垂直距离不变，将下一块预置片放置在原先设定的位置，重复上述步骤，即得到所需的复合材料。

优选的，所述步骤(2)中的Al-Mg合金粉为Al-50％Mg合金粉，所述的Al-Si合金粉为Al-Si合金粉为Al-9％Si合金粉。

优选的，所述步骤(2)中Al-Mg合金粉和Al-Si合金粉中Mg：Si质量比为2:1。

进一步的，所述步骤(4)中保护气体为氩气或氮气。

进一步的，所述步骤(4)激光沉积的参数为：激光功率800W～1100W，扫描速度为200mm/min～400mm/min，光斑直径1.5mm。

优选的，所述步骤(4)激光沉积的参数为：激光功率为1000W，光斑直径1.5mm，扫描速度300mm/min。

本发明的优点在于：

(1)本发明利用激光高能量密度的特点，进行单道多层激光沉积，其操作容易、材料利用率高以及产品致密。