[发明专利]一种高强超韧镁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强超韧镁基复合材料及其制备方法，按质量百分比计，由以下组分组成：增强相1.3‑20%，其余为镁基体材料，所述两种组分质量百分比之和为100%，其中，所述增强相为碳纳米管微弧氧化改性泡沫铝颗粒，所述镁基体材料按质量百分比计，由以下原料制备而成：纯镁锭87.1‑90%、纯锂锭4.7‑5.1%、纯锌锭2.5‑3.7%、Mg‑Gd合金2.8‑4.1%，其中，所述Mg‑Gd合金的组成成分包括：Li4.5‑5.5%，Zn2‑4%，Gd2‑5%，其余为Mg，杂质元素Fe＜0.005%，Cu＜0.002%，Ni＜0.002%。通过以碳纳米管微弧氧化改性泡沫铝颗粒为增强相制备得到的镁基复合材料，同时兼具高强度、超韧的优点，抗拉强度在450MPa以上，延伸率在8‑15%。扩大了高强度镁基复合材料和镁合金的应用领域，尤其适应于一些特殊场合对高强超韧镁基复合材料的需求。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体来说，涉及一种高强超韧镁基复合材料及其制备方法。

背景技术

镁合金具有低比重、高比强度和比刚度以及对无线电波的最有效屏蔽等显著优势，已成为未来我国航空航天、国防武器装备等重大部件轻量化设计聚焦材料。尽管镁合金有诸多优点，但传统镁合金仍存在强度较低，韧性差，塑性加工困难等问题，使其作为某些结构件的应用受到限制。因此，如何提高镁合金的强度力学性能指标和综合力学性能成为镁合金领域的重要研究方向。

镁基复合材料是提高镁合金强度和韧性的有效途径，近期美国科学家通过注入碳化硅纳米微粒，使镁锌合金材料达到优良的比强度、高温稳定性及可塑性。碳化硅(SiC_p)的原材料资源丰富、制备工艺简单、成本低廉，作为第二相的SiC_p颗粒具有高硬度、高的高温稳定性等优良的综合性能，尤其纳米级的SiC_p颗粒不但能起到细晶强化的作用而且与镁不发生化学反应，是一种理想的镁基复合材料的增强体。目前，在镁基复合材料领域，大多采用SiC_p颗粒，基本尺寸多为微米级，不论是采用熔铸和塑性变形结合工艺还是半固态搅拌工艺，SiC_p颗粒还是容易在基体中产生堆积、团聚和偏聚等不良现象，而且由于SiC_p颗粒比表面积较大，容易造成爆炸事故。这不仅使材料的各项同性性能极不稳定，而且导致镁基复合材料的抗拉强度和伸长率均不能达标。由此可见，寻找一种可替代的SiC_p颗粒第二相增强材料成为提高镁基复合材料强度和综合力学性能的必然趋势。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种高强超韧镁基复合材料及其制备方法，能够解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高强超韧镁基复合材料，按质量百分比计，由以下组分组成：增强相1.3-20％，其余为镁基体材料，所述两种组分质量百分比之和为100％，其中，所述增强相为碳纳米管微弧氧化改性泡沫铝颗粒，所述镁基体材料按质量百分比计，由以下原料制备而成：纯镁锭87.1-90％、纯锂锭4.7-5.1％、纯锌锭2.5-3.7％、Mg-Gd合金2.8-4.1％，其中，所述Mg-Gd合金的组成成分包括：Li 4.5-5.5％，Zn 2-4％，Gd 2-5％，其余为Mg，杂质元素Fe＜0.005％，Cu＜0.002％，Ni＜0.002％。

进一步地，按质量百分比计，由以下组分组成：增强相1.3-14％，其余为镁基体材料，所述两种组分质量百分比之和为100％。

进一步地，所述Mg-Gd合金的组成成分包括：Li 4.7-5.1％，Zn 2.5-3.7％，Gd2.8-4.1％，其余为Mg，杂质元素Fe＜0.005％，Cu＜0.002％，Ni＜0.002％。

进一步地，所述碳纳米管微弧氧化改性泡沫铝颗粒粒径为60-300nm。