[发明专利]一种双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的制备方法无效

专利信息
申请号: 201210516089.8 申请日: 2012-12-05
公开(公告)号: CN102943198A 公开(公告)日: 2013-02-27
发明(设计)人: 王晓军;沈明杰;王乃舟;胡小石;吴昆;郑明毅 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: C22C32/00 分类号: C22C32/00;C22C23/00;C22C1/10
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 高会会
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 尺寸 碳化硅 颗粒 混杂 增强 复合材料 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种碳化硅颗粒增强镁基复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料。绿碳化硅约含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨气缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好、除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85%)是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。

然而,由于碳化硅颗粒和镁合金的相容性不好,且其纳米级的尺寸也使得碳化硅纳米颗粒之间产生强大的范德华力而极易团聚,这都使得复合材料中碳化硅纳米颗粒的增强效果不能完全的发挥。所以如何使碳纳米颗粒和微米颗粒在基体金属中均匀的分散成为了能否成功制备混杂镁基复合材料的关键。

为使碳化硅颗粒在镁合金中均匀的分散,人们尝试在制备工艺和二次变形处理上改变其分布和微观结构,但是还是不能很好地解决碳化硅颗粒团聚的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在碳化硅颗粒和镁合金的相容性不好,导致碳化硅颗粒极易团聚的问题,而提供一种双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的制备方法。

一种双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的制备方法,具体是按以下步骤完成的:一、混合:首先将纳米尺度碳化硅颗粒和微米尺度的碳化硅颗粒混合均匀,得到双尺寸碳化硅颗粒;二、搅拌、超声波分散:首先在机械搅拌条件下将双尺寸碳化硅颗粒放入半固态状态的镁基体里,加入双尺寸碳化硅颗粒后继续搅拌4min~6min,并升温加热至700℃~720℃,得到混合熔体,然后在超声波辅助下对混合熔体进行超声分散,最后经压铸即得到双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料;步骤一中所述的纳米尺度碳化硅颗粒与微米尺度的碳化硅颗粒的体积比为(5~30):1;步骤二中所述的双尺寸碳化硅颗粒与半固态状态的镁基体的的体积比为1:(2~10)。

本发明优点:一、本发明将纳米尺度碳化硅颗粒和微米尺度的碳化硅颗粒混合均匀,得到双尺寸碳化硅颗粒,然后利用半固态搅拌结合超生波分散技术制备复合材料将双尺寸碳化硅颗粒均匀分散在镁合金基体(半固态状态的镁基体)中,可以有效的解决碳化硅颗粒在基体里均匀分散困难的问题,充分发挥颗粒增强效果;二、本发明制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料与镁基体相比力学性能有显著的增加。

附图说明

图1是力学性能柱形图,图中A表示AZ31镁合金的屈服强度柱形图,图中B表示AZ31镁合金的极限抗拉强度柱形图,图中C表示AZ31镁合金的延伸率柱形图,图中A1表示试验一制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的屈服强度柱形图,图中B1表示试验一制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的极限抗拉强度柱形图,图中C1表示试验一制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的延伸率柱形图,图中A2表示试验二制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的屈服强度柱形图,图中B2表示试验二制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的极限抗拉强度柱形图,图中C2表示试验二制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的延伸率柱形图,图中A3表示试验三制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的屈服强度柱形图,图中B3表示试验三制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的极限抗拉强度柱形图,图中C3表示试验三制备的双尺寸碳化硅颗粒混杂增强镁基复合材料的延伸率柱形图。

具体实施方案

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