[发明专利]一种高性能镁合金吸波复合板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能镁合金吸波复合板材及其制备方法，特别是一种利用准晶为吸波体，采用普通铸造工艺复合的一种高性能镁合金吸波复合板材及其制备方法，属于轻合金加工领域。

背景技术

伴随着第三次技术革命，电子设备的广泛应用，在创造物质文明的同时，也带来了一个充满电磁辐射的环境。过多的电磁辐射会产生诸多危害，例如：电磁干扰会破坏或降低电子设备的工作性能；电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸，造成武器装备失灵，带来巨大的经济损失和人员的伤亡。对人类的生殖、神经和造血等系统产生严重的危害作用。已经成为继大气污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染。吸波材料在这种情况之下应运而生。吸波材料是指能够吸收并衰减入射的电磁波，将电磁能转换成热能并将其耗散或者使电磁波因干涉而消失的一类材料。吸波材料在电磁屏蔽、电视广播、微波暗室和电子器件等民用方面有着广泛的用途，在军事技术方面也具有很大的价值。其中最重要的一个应用就是雷达吸波材料，利用吸收剂与雷达波的相互作用而达到损耗电磁能的目的，使反射波能量最大限度地降低。由于电磁屏蔽和吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，研发厚度薄、质量轻、频带宽、多功能的新型吸波材料成为人们日益关注的重要课题。

吸波材料对材料性能要求近乎苛刻。从发展趋势看，以下几方面将成吸波材料的重点发展方向：(1)要求材料具有高比强度、高比模量以及高韧性；(2)要求材料吸波性能宽频化，高效化。目前应用较广泛的是涂敷型吸波材料(即吸波涂层)，但其存在以下不足：1)为保证吸波涂层的吸波性能，其厚度一般较大(＞1mm)，将导致涂层内部存在较大内应力，涂层易于开裂、剥落；2)吸波涂层会增加系统自重，对设备指标产生不利影响。

随着环保和节能意识的增强，材料研究者和产品设计者愈来愈重视产品的轻量化和可回收等问题。作为目前最轻的工程金属材料，镁合金以其高比强度，可回收等特点，成为轻金属材料的代表异军突起，以每年20％的速度持续增长。准晶准确的定义是同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相，具有5次和高于6次的8次、10次和12次等特殊对称性。从发现准晶以来，人们对准晶进行了深入、广泛的研究，在准晶的结构和物理性能等各方面研究都取得了很大的进展。准晶材料特有的高硬度、低摩擦系数、低热膨胀系数、低界面能、耐蚀、耐热和耐磨等性能，特别是Mg-Zn-Re准晶具有的磁性特征使其特别适合作为新型吸波材料。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的缺陷，提供一种高性能镁合金吸波复合板材及其制备方法。利用Mg-Zn-Gd基热稳定二十面体准晶为吸波体，以轻质高强的Mg-15Gd-4Er-0.4Zr镁合金为基体，采用特定的制备工艺，获得的镁合金/准晶复合吸波板材具有材料重量轻，强度高，吸波层不易剥落，吸波频率宽，吸波效果好的特点，可用于建筑电磁屏蔽、信息及通讯技术保密、军事隐身技术等领域，具备较高的商业应用价值。

一种高性能镁合金吸波复合板材，其特征在于，吸波复合板材包括三层，最上面吸波层为Mg₃₅Zn₅₃Gd₁₂准晶层，其下为MgZn和Mg的共晶组织组成的结合层，最下为作为强度层的Mg-15Gd-4Er-0.4Zr镁合金板材。所使用的吸波体Mg₃₅Zn₅₃Gd₁₂准晶体由成份为35Mg-50Zn-15Gd准晶中间合金在凝固时形成。

上述高性能镁合金吸波复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将铸造制备的Mg-15Gd-4Er-0.4Zr合金锭，在常温下于立式挤压机上50MPa的轴向静压强，并保持20分钟，再在电阻炉中加热至510℃并保温3h。通过向合金锭施加轴向静压强，可使材料在晶界处聚集一定的残余应力。这样可以加速晶界处的第二相分解，使材料在较短时间内完成固溶过程。

2)、取出步骤1)的合金锭冷却至370℃后，放置在卧式挤压机以1∶20的挤压比挤出厚度为10mm的板材，再将挤压得到的板材在310℃保温30分钟后，于双辊轧机上轧至5mm，得到作为复合基体所需的的镁合金板材；

3)、将步骤2)制备的镁合金板材放置在熔铸设备中，进行加热，保证板材的上表面温度在330℃；