[发明专利]原位自生Mg2Si/AM60复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位自生Mg₂Si/AM60复合材料的制备方法。

背景技术

镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并称之为21世纪的绿色工程材料。但是，镁合金的综合力学性能较低，制约了它的广泛应用。

复合材料为解决这一缺陷提供了良好的途径。按增强体的加入方法，复合材料的制备可分为外加复合法和原位生成法。长期以来，对复合材料制备工艺的研究一直侧重于传统的外加增强体与基体复合的方法，如粉末冶金、挤压铸造或液态搅拌法等等。这类方法不仅工艺复杂，成本较高，而且存在增强体与基体之间相容性较差，结合不良等问题。与外加增强体制备复合材料相比，由于原位生成法的增强相在基体内反应生成，具有尺寸小、界面洁净无污染、热稳定性好、与基体相容性好，制备成本低等优点，已成为金属基复合材料中的一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位自生Mg₂Si/AM60复合材料的制备方法，该方法工艺简单，安全可靠，增强相颗粒能均匀弥散分布于基体中。

本发明是这样来实现的，其制备方法为：采用机械搅拌，硅(Si)的加入量为0.5％-5％，反应温度780-800℃，反应时间30min，其加热过程是在井式电阻炉中，并在镁合金上覆盖自制的阻燃剂以阻燃，反应之后进行机械搅拌，搅拌时间5-10min。

本发明的积极效果是：生产制备的Mg₂Si/AM60复合材料，增强相在基体中分布均匀，力学性能优越，而且工艺简单、安全可靠，无三废污染。

附图说明

图1为本发明机械搅拌对复合材料的影响。

图2为本发明加入不同量Si的复合材料显微组织图。

图3为本发明Si含量对复合材料力学性能的影响。

具体实施方式

实施例1：取AM60镁合金1000g，完全熔化后于780-800℃加入0.5％的硅，并覆盖阻燃剂以阻燃，保温30min，反应之后进行5-10min的机械搅拌。

实施例2：取AM60镁合金1000g，完全熔化后于780-800℃加入1.0％的硅，并覆盖阻燃剂以阻燃，保温30min，反应之后进行5-10min的机械搅拌。

实施例3：取AM60镁合金1000g，完全熔化后于780-800℃加入1.5％的硅，并覆盖阻燃剂以阻燃，保温30min，反应之后进行5-10min的机械搅拌。

实施例4：取AM60镁合金1000g，完全熔化后于780-800℃加入5.0％的硅，并覆盖阻燃剂以阻燃，保温30min，反应之后进行5-10min的机械搅拌。

图1为对含Si量5％的复合材料进行机械搅拌与未进行机械搅拌的显微组织。由图可看出，未进行搅拌的组织中Mg2Si相偏聚严重，分布不均匀，如图1a所示。而搅拌后的组织中Mg2Si相则弥散地分布在基体中，如图1b所示。

图2为不同Si含量对AM60镁合金微观组织的影响。由图2a可看出，AM60铸态组织为典型的枝晶组织，由白色初生α-Mg及不连续呈网状分布的β-Mg17Al12组成。向AM60中添加一定量的Si后，发现组织中出现了中国汉字状及块状和树枝状的Mg2Si相。当Si含量为0.5％时，Mg2Si相为短棒状及细小的中国汉字状，如图2b所示。当Si含量为1.0％时，发现中国汉字状的Mg2Si相变多，且开始出现树枝状，如图2c所示。当Si含量为1.5％时，除了有中国汉字状的Mg2Si相外，还出现了较多树枝状及块状的Mg2Si相，如图2d所示。进一步加大Si的含量时，中国汉字状的Mg2Si相消失，只有板块状和粗大的树枝状Mg2Si相存在，如图2e所示。

如图3所示。由图可看出，复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势，伸长率则下降。未加Si时，材料的抗拉强度为176.3MPa，当Si含量为1.0％时，其抗拉强度为197.5MPa，提高了12％。但是进一步提高Si含量，其强度开始下降。随Si的增加，硬度明显提高，基体AM60的硬度为HB45.9，当Si含量为5％时，硬度达到HB68.2，提高幅度达48.6％。