[发明专利]一种仿贝壳珍珠层的镁基复合材料的制备方法

摘要

本发明为一种仿贝壳珍珠层的镁基复合材料的制备方法，能够制备出具有鲜明贝壳珍珠层结构的SiC颗粒增强镁基复合材料。本发明方法是以贝壳珍珠层微观结构为模型，采用定向冻融冰模板法和叠层热压工艺制备具有鲜明贝壳珍珠层微观结构特征的、组织结构可控的仿生SiCp/Mg复合材料。本发明提供了一种新型仿生金属基复合材料制备工艺，制备工艺路线独特、生产效率高，所制备的仿贝壳珍珠层结构镁基复合材料与传统的镁基复合材料相比，不仅具有高比强度、高比刚度、较好的耐磨性等优良的力学特性，而且具有良好的韧性、塑性。

主权项

一种仿贝壳珍珠层的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）冰模板法制备正多边形板片状结构的多孔层状增强材料：a）配制SiC颗粒悬浮液：将SiC颗粒与去离子水按质量比为3:5.8的比例混合，先用磁力搅拌器搅拌混合30min，再用超声分散3‑5min，最后再用磁力搅拌器搅拌混合30min，从而得到均匀且分散性好的SiC颗粒悬浮液；b）制作冰冻模具：冰冻模具包括制冷底座以及安置于制冷底座上的盛槽， 制冷底座是由散热性能良好的铜管编织而成的网状结构，每个网孔均为正多边形状，并且在铜管中通入制冷剂，所述制冷剂采用氟利昂‑12；c）单向冷冻：将配置好的SiC颗粒悬浮液注入到盛槽中，并通过制冷底座对盛槽中的SiC颗粒悬浮液进行冻结成型,冷冻温度范围‑100℃～‑20℃,冷冻时间是1.5h‑2h；冻结成型后取出冰冻样品,并将冰冻样品放入冷冻干燥机中，冷冻干燥 12h～36h ，直到完全冻干，最后即得到所述的正多形板片状结构的多孔层状增强材料；2）真空压力浸渗法制备仿文石结构的镁基复合材料：a）将熔融的镁合金金属液体倒入所述正多边形板片状结构的多孔层状增强材料的孔隙部位，施加5‑10MPa的压力进行冷压成型制成预制块；b）将制成的预制块放入石墨模具中，用电阻炉加热，反应腔内预抽真空后再通入高纯流动 Ar 气保护；采用两段加热速率：当T<933 K 时，加热速率为10 K/min，当T≥933 K 时，加热速率为5 K/min；将预制块加热至 1023 K时，保温 1.5 h ，之后待炉自然冷却，即得到所述的仿文石结构的镁基复合材料；3）叠层热压烧结制备仿贝壳珍珠层的镁基复合材料：a）用剪板机裁剪出尺寸相同的镁合金板材，对镁合金板材进行超声波、去油脂处理；b）按照镁合金板材、仿文石结构的镁基复合材料交替的顺序叠层放入真空热压炉进行加热加压处理，施加压力为60KN，烧结温度为520℃，热压时间12min，加热加压处理完成后即制备得到仿贝壳珍珠层的镁基复合材料。