[发明专利]一种原位Mg2Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料的组织细化方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，特别涉及复合材料的组织细化方法。

背景技术

颗粒增强镁基复合材料具有比强度高、比模量高、阻尼减震性能优良等诸多优点而成为航空、航天及汽车制造等领域的理想材料之一。Mg₂Si具有密度(1.99g/cm^-3 )低、熔点( 1085℃)高、热膨胀系数(7.5×10^- 6/K^-1)低等优点，成为镁基复合材料的理想增强体。原位Mg₂Si颗粒增强镁基复合材料具有界面结合良好、无污染等优点，但制备的复合材料中的Mg₂Si颗粒在基体中以粗大的中国汉字状形式存在，限制了复合材料机械性能的提高，改善复合材料中的第二相形貌成为制备性能优越的原位Mg₂Si颗粒增强镁基复合材料的难点。超声处理作为一种改善合金相形貌、细化晶粒和除气除渣等作用的高效方法，具有超声效应瞬时化、工艺流程短、设备简单、操作方便等优点，为原位Mg₂Si颗粒增强镁基复合材料的组织细化工艺指引了一个新的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料的组织细化方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

首先将Mg-Al-Mn-Zn合金和纯Mg按1∶1的质量比配料并放入锥形铁坩埚中加热至740～760℃，加入Si占熔体质量百分比为1.0%的Al-Si中间合金并保温40～60min；然后降温至660～710℃时，采用输出功率控制在3KW以内的连续超声波对熔体超声处理，超声处理时间控制在360s以内，最后在坩埚中直接水冷，获得原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料，熔炼过程中均采用覆盖剂以及Ar气体对熔体进行保护。

所述Al-Si中间合金中的Si的质量百分比为23.5%～24.5%，余量为Al；Mg-Al-Mn-Zn合金中Al的质量百分比为5.6%～6.4%，Mn的质量百分比为0.2%～0.4%，Zn的质量百分比为0.15%～0.2%，余量为Mg。

本发明的技术效果是：得到的原位自生Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn复合材料中的第二相（Mg₂Si、Mg₁₇Al₁₂）细小、均匀，其中Mg₂Si主要呈纤维状、颗粒状；Mg₁₇Al₁₂主要呈颗粒状，能够更好的符合原位颗粒增强镁基复合材料的应用领域。

附图说明

图1为本发明实施实例1条件下原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料的显微组织。

图2为本发明实施实例2条件下原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料的显微组织。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

本实施例中所述的原位自生Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料，是通过原位合成结合超声处理制备的，其中Si占熔体质量百分比为1.0%。

实施例1。

将Mg-Al-Mn-Zn合金和纯Mg按1∶1的质量比配料并放入锥形铁坩埚(上口内径Φ50，底部内径Φ30)中加热至740℃，加入Si占熔体质量百分比为1.0%的Al-Si中间合金并保温40min；然后降温至680℃时，采用功率600W的连续超声对熔体处理60s，最后在坩埚中直接水冷，获得原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料，熔炼过程中均采用覆盖剂以及Ar气体对熔体进行保护。

实施例2。

将Mg-Al-Mn-Zn合金和纯Mg按1∶1的质量比配料并放入锥形铁坩埚(上口内径Φ50，底部内径Φ30)中加热至740℃，加入Si占熔体质量百分比为1.0%的Al-Si中间合金并保温40min；然后降温至680℃时，采用功率300W的连续超声对熔体处理60s，最后在坩埚中直接水冷，获得原位Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn-Zn复合材料，熔炼过程中均采用覆盖剂以及Ar气体对熔体进行保护。

从图1、2中可以看出，采用本发明得到的原位自生Mg₂Si颗粒增强Mg-Al-Mn复合材料中的第二相（Mg₂Si、Mg₁₇Al₁₂）细小、均匀，其中Mg₂Si主要呈纤维状、颗粒状；Mg₁₇Al₁₂主要呈颗粒状，能够更好的符合原位颗粒增强镁基复合材料的应用领域。