[发明专利]一种阻尼耐磨镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种钢丝和碳纤维复合增强阻尼耐磨镁合金材料及其制备方法。

背景技术

在金属材料领域中, 阻尼耐磨镁合金作为耐磨材料一直受到普遍重视。

全俊等铸造技术于2010年第9期研究镁合金AZ31的镁合金组织和性能。赵旭等材料工程杂志2008年第5期发表了对镁合金AZ31的磨损性能研究。铸态镁合金AZ31由基体相α-Mg和第二相Mg₁₇A1₁₂组成，第二相含量较少，呈粒状分布在基体中。试样的磨损质量损失在不同的载荷下均随磨损时间的增加而呈线性增加。在不同的载荷区间，磨损质量损失的变化速率不同，其中50～75N区间磨损质量损失的速率较低，75～100N区间的磨损质量损失的速率最大。载荷增加使磨损质量损失更加显著，磨损形式发生由氧化磨损到磨粒磨损再到剥落磨损转变，磨损越来越严重。普通镁合金的耐磨性不高。

CN200910023238.5涉及一种含准晶增强相的高阻尼镁合金及其制备方法，其合金成分及其重量百分比为： 0.9％～1.0％的锌，0.15％～0.2％的钇，0.6％的锆。镁、锌均为工业纯镁和工业纯锌；合金元素钇、锆分别采用镁-30％钇，镁-30％锆中间合金形式加入；通过预热、熔炼和成型，制备出含准晶增强相的高阻尼镁合金。但是材料耐磨性能不足。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种钢丝和碳纤维复合增强阻尼耐磨镁合金材料。

本发明的另一目的是提供一种钢丝和碳纤维复合增强阻尼耐磨镁合金材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种阻尼耐磨镁合金材料，该材料以镁合金为基体，在基体中分布着钢丝团和碳纤维；所述钢丝团直径为10～15cm，所用钢丝截面为矩形，截面规格为0.1～0.4mm×0.5～1.5mm；所述钢丝和碳纤维的重量比为25～30:1，钢丝和碳纤维两者共占材料的体积百分比为20～40%；

镁合金基体的化学成分的重量百分含量：Al为10%～12％，Sr为0.2％～0.5％，Si为2％～3％，Zr为0.2％～0.8％，Fe为1％～2％，Gd为0.5％～1％，Ho为0.01％～0.03％，其余为Mg；

钢丝的化学成分的重量百分含量为：C为0.45%～0.65%，Si为0.2%～0.3%,Mn为0.25%～0.35%, P<0.02%, S <0.025%,其余为Fe；

碳纤维为T300，直径为7微米，长径比为100～500:1。

上述基体中还分布Mg₂Ni和Ni₃Al颗粒。

一种阻尼耐磨镁合金材料的制备方法，它包括以下步骤：

镀镍钢丝团和碳纤维的准备：取截面为矩形，且规格为0.1～0.4mm×0.5～1.5mm、成分为C为0.45%～0.65%，Si为0.2%～0.3%，Mn为0.25%～0.35%，P<0.02%，S <0.025%，其余为Fe的钢丝，以及直径为7微米、长径比为100～500:1的T300碳纤维；所述钢丝和碳纤维的重量比为25～30:1，钢丝和碳纤维两者体积共占材料的体积百分比为20～40%；取钢丝按清洁球生产的常规方法制备清洁球状的钢丝团，钢丝团的直径为10～15cm，并按常规方法在其表面镀镍得到镀镍钢丝团，所述镀镍层的厚度为50～100μm；

镀镍钢丝团粘附碳纤维的制备：将镀镍钢丝团浸入水玻璃溶液，水玻璃溶液的浓度为1.3～1.5 g/cm³，模数为2.6～3.0；将钢丝团从水玻璃溶液中取出，然后再将碳纤维揉撒到带有水玻璃溶液的钢丝团上，使碳纤维均匀粘在钢丝的表面；待水玻璃固化后，将若干粘有碳纤维的钢丝团放入铸型型腔；钢丝团的松紧程度由钢丝和碳纤维占材料的体积百分比决定，且保证钢丝团正好放满铸型；然后将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待镁合金水浇注；

镁合金基体的准备：按重量百分含量Al为10%～12％，Sr为0.2％～0.5％，Si为2％～3％，Zr为0.2％～0.8％，Fe为1％～2％，Gd为0.5％～1％，Ho为0.01％～0.03％，其余为Mg进行配料；将镁合金基体在感应电炉中熔化得到镁合金水，熔化温度为700-720℃；

将上述镁合金水浇入装有粘附碳纤维的钢丝团的铸型中，液态镁合金水进入钢丝团间隙将碳纤维和钢丝包围，然后冷却凝固，形成以镁合金为基体的其中分布有碳纤维和钢丝团的材料。

本发明相比现有技术的有益效果如下：