[发明专利]一种原位AM60镁基复合材料半固态的制备方法

说明书

技术领域

本发明属金属材料制备领域，特别涉及一种镁基复合材料半固态的制备方法。

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。

传统铸造中，典型的枝晶组织容易产生氧化夹渣、缩孔缩松等各种各样的缺陷，从而导致产品的机械性能不能满足使用要求。众多学者一直在探索改善枝晶凝固方式的方法，进而改善产品的机械性能。因此，19世纪70年代美国麻省理工学院Flemings教授提出的半固态金属成形(SSP)方法引起了一场革新潮流，成为国内外研究的热点。这是因为该方法获得的为细小、分布均匀的球状组织。半固态金属成形技术作为一种先进的金属加工技术，因其有凝固收缩小、偏析小、材料消耗少、节约能源、产品质量较高、近终成形等优良特性，被誉为21世纪新一代金属成形技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位镁基复合材料半固态的制备方法。

本发明所述的制备方法如下：将AM60镁合金置于熔炼炉中，在用覆盖剂和氩气的保护下，将AM60镁合金熔化，温度达到780-800℃时保温，将重量百分比为0.8-1.2％的结晶Si粉末加入熔体当中，为使结晶Si充分溶解和成分分布均匀，反应10-20min后对熔体搅拌5-10min，再保温20-30min，然后将合金液冷却到半固态温度区间，搅拌速度300-600rpm，搅拌时间5-8min，即可获得半固态组织。

图1为加入结晶Si后，原位镁基复合材料的半固态组织的XRD图谱，可看出其原位生成了Mg₂Si颗粒；图5为所获得的半固态复合材料微观组织，由图可以看出，初生α-Mg明显打碎，而且金相中出现了中国汉字状的颗粒(如图箭头所示)，结合XRD图谱，可知其为Mg₂Si颗粒。

本发明制备出的原位镁基复合材料半固态坯料，增强相颗粒能均匀弥散分布于基体中，其球状晶粒组织细小，园整度较好，而且制备工艺简单、安全可靠，无三废污染。

附图说明

图1为本发明所述的原位镁基复合材料的半固态组织的XRD。

图2为本发明实施例1条件下制备的半固态复合材料的微观组织图。

图3为本发明实施例2条件下制备的半固态复合材料的微观组织图。

图4为本发明实施例3条件下制备的半固态复合材料的微观组织图。

图5为图2所示的半固态复合材料的微观组织图的放大图。

具体实施方式

实施例1

取AM60镁合金1000g置于电阻炉中，在用覆盖剂和氩气的保护下，将AM60镁合金熔化，温度达到800℃时保温，用钟罩将包于铝箔中的重量百分比为1.0％的结晶Si粉末压入熔体当中，反应10min后对熔体搅拌6min，再保温30min，然后将合金液冷却到595℃，搅拌速度为500rpm，搅拌8min。

实施例2

取AM60镁合金1500g置于电阻炉中，在用覆盖剂和氩气的保护下，将AM60镁合金熔化，温度达到780℃时保温，用钟罩将包于铝箔中的重量百分比为0.8％的结晶Si粉末压入熔体当中，反应20min后对熔体搅拌10min，再保温25min，然后将合金液冷却到605℃，搅拌速度为300rpm，搅拌5min。

实施例3

取AM60镁合金1800g置于电阻炉中，在用覆盖剂和氩气的保护下，将AM60镁合金熔化，温度达到790℃时保温，用钟罩将包于铝箔中的重量百分比为1.2％的结晶Si粉末压入熔体当中，反应15min后对熔体搅拌8min，再保温20min，然后将合金液冷却到595℃，搅拌速度为600rpm，搅拌6min。