[发明专利]镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法

说明书

本发明涉及金属基复合材料领域，具体而言，涉及一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法。镁基复合材料的制备工艺包括：将钛盐原料与含镁原料混合进行置换反应。其能实现弥散分布Ti颗粒增强镁基复合材料的制备，并通过反应生成纳米Ti，且在镁基体中均匀分散，可同时提升镁合金的刚度、强度和塑形。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，具体而言，涉及一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法。

背景技术

镁作为最轻的金属结构材料，具有良好的比刚度、比强度、阻尼性能及电磁屏蔽性能，可广泛应用于3C电子产品、交通运输和航空航天等领域。但是镁的绝对强度和绝对刚度弱于铝和钢等金属材料，限制了其应用范围。诸多的研究者通过在镁合金中添加陶瓷、碳纤维等增强相提高镁合金的强度和刚度。但是这些增强相与镁基体界面不共格，且脆性大，导致复合材料的塑形恶化。

钛颗粒与镁润湿性好，不与镁反应，且钛的刚度高、塑形好于镁，是一种理想的增强增韧的增强体。但是镁和钛均为活泼的金属，采用传统的熔铸法制备，钛易发生沉降，烧损，氧化等，不利于制备高性能的含钛镁基复合材料。其他的制备方法如粉末冶金法、半固态搅拌法，皆有各自的缺陷，如粉末冶金法制备工艺流程长，工艺复杂，混料过程存在爆炸的风险。半固态搅拌法过程镁和钛易氧化，且无法解决加入大尺寸钛颗粒易沉降的问题。

发明内容

本发明提供了一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法，其能实现弥散分布Ti颗粒增强镁基复合材料的制备，并通过反应生成纳米Ti，且在镁基体中均匀分散，可同时提升镁合金的刚度、强度和塑形。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种镁基复合材料的制备工艺，包括：将钛盐原料与含镁原料混合进行置换反应。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，包括：将所述钛盐原料、氟化物和所述含镁原料混合进行置换反应。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述含镁原料为不含铝的含镁原料；

优选地，所述含镁原料包括纯镁单质金属和不含铝的含镁合金；

优选地，所述不含铝的含镁合金包括Mg-Zn系合金、Mg-Mn系合金和 Mg-RE系合金中的至少一种；

优选地，所述钛盐原料为K₂TiF₆、Na₂TiF₆、CaTiF₆和K₂TiCl₆中的至少一种，优选为K₂TiF₆或Na₂TiF₆。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，包括：进行置换反应前，在保护气氛下，对所述含镁原料进行熔化，并在熔化后进行精炼，且精炼后进行静置；

优选地，保护气为CO₂和SF₆的混合气体；

优选地，还包括：进行置换反应前，对所述钛盐原料进行预热；

优选地，预热的温度为150-250℃，预热的时间为1-1.5小时。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，包括：将所述含镁原料加热至 750-850℃，而后分批次加入所述钛盐原料，每次加入所述钛盐原料的间隔时间为5-10分钟，且加入所述钛盐原料的过程中，不断搅拌熔体，搅拌速度为100-200r/min；

优选地，每批次加入所述钛盐原料的量相同。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，钛盐原料加入后将混合熔料的温度降低至620-650℃，并继续搅拌，而后静置，接着，浇铸；