[发明专利]一种Mg2Si增强镁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，特别涉及镁基复合材料的制备方法。

背景技术

颗粒增强镁基复合材料具有比强度、比刚度高、耐磨损、高的减振性等许多优点。 Mg₂Si因其具有良好的热电性能同时又具有高熔点、高硬度、高的弹性模量和价格低 廉等特点，是理想的增强相，为广大学者所关注。原位反应法制备的颗粒增强镁基复 合材料中Mg和Si会自发进行化学反应，方程式为：2Mg(g)+Si(s)→2Mg₂Si(s)。原 位反应生成的复合材料具有界面结合性好、无污染、热稳定性好、节约成本等特点， 因而逐渐受到重视。然而通过原位铸造工艺生成的Mg₂Si增强相颗粒粗大，分布不均 匀，反应时间较长，阻碍了其进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种用超声复合原位反应制备Mg₂Si增强镁基复合材料的方 法。

本发明所述的制备方法为：首先将Si粉进行烘干处理并用铝箔包覆，把AM60 镁合金锭放入坩埚内加热至熔化，并在800℃～900℃范围内进行保温。将超声变幅杆 伸入镁合金熔体中，同时将质量分数为0.9-1.1％的预处理好的Si粉用铝箔纸包覆， 加入到熔体中，在超声功率为400W～900W的条件下，超声10～30分钟；将熔体温 度降至640℃～650℃，在此过程中继续超声2～8分钟，浇铸取样。

本发明得到的Mg₂Si/AM60镁基复合材料组织中晶粒细小，Mg₂Si增强颗粒尺寸 细小且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。

附图说明

图1为本发明制备的Mg₂Si/AM60镁基复合材料显微组织。

图2为本发明制备的Mg₂Si/AM60镁基复合材料中Mg₂Si的分布情况。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施实例1。

首先将Si粉进行烘干处理并用铝箔包覆，把AM60镁合金锭放入坩埚内加热至熔 化，并在800℃范围进行保温。将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，同时将质量分数为 1.0％的预处理好的Si粉用铝箔纸包覆，加入到熔体中，在超声功率为400W的条件 下，超声30分钟；将熔体温度降至640℃，在此过程中继续超声8分钟，浇铸取样。

实施实例2。

首先将Si粉进行烘干处理并用铝箔包覆，把AM60镁合金锭放入坩埚内加热至熔 化，并在850℃范围内进行保温。将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，同时将质量分数 为0.9％的预处理好的Si粉用铝箔纸包覆，加入到熔体中，在超声功率为650W的条 件下，超声20分钟；将熔体温度降至645℃，在此过程中继续超声5分钟，浇铸取样。

实施实例3。

首先将Si粉进行烘干处理并用铝箔包覆，把AM60镁合金锭放入坩埚内加热至熔 化，并在900℃范围内进行保温。将超声变幅杆伸入镁合金熔体中，同时将质量分数 为1.1％的预处理好的Si粉用铝箔纸包覆，加入到熔体中，在超声功率为900W的条 件下，超声10分钟；将熔体温度降至650℃，在此过程中继续超声2分钟，浇铸取样。

如图1所示，在实施实例2条件下获得的Mg₂Si/AM60镁基复合材料组织中没有 明显的枝晶状出现，取而代之的是大量的蔷薇状、球状晶粒。超声空化泡的长大造成 的局部过冷现象，使得熔体中过早的出现一些晶粒，这些细小颗粒又在空化泡的崩溃 中破碎，通过这一系列的变化，复合材料的晶粒得到了明显的细化。

如图2所示，在高能超声下，反应生成了一系列的颗粒状及中国汉字状的新生物 质。从图中可以看到生成的点状物质主要分布在晶体内部，颗粒大小约为10μm，生 成的汉字状的新物质无特定位置。

从图中可以看出，采用本发明得到的Mg₂Si/AM60镁基复合材料组织中晶粒细小， Mg₂Si增强颗粒尺寸细小且分布均匀，而且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三 废污染。