[发明专利]一种SiC/Mg合金材料的制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种SiC/Mg合金材料的制备方法，属于粉末冶金技术领域。

 

背景技术

为了改善镁合金强度低、力学性能差的缺点，科技人员向镁合金中加入高强、高模量的碳纤维、碳化硅纤维等制成复合材料，连续纤维增强复合材料获得了非常高的比强度和比刚度，成为航空、航天用重要的结构材料。镁基复合材料具有高比强度、比刚度和优良的铸造性能使其在航空、汽车等领域得到广泛应用。为了使镁基复合材料在民用方面推广，必须研究低成本的镁基复合材料，因此人们又开始研究非连续增强镁基复合材料，非连续增强镁基复合材料是继铝基复合材料之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。目前制各的非连续增强镁基复合材料，增强物用得较多的是SiC、B4C、Al₂O₃等的颗粒与晶须。一般常用镁基复合材料的基体采用常用的铸造镁合金A291D、变形镁合金MB15等。自20世纪80年代末，镁基复合材料已成为金属基复合材料领域的研究热点之一。过去对该材料的大量研究工作主要针对国防和航天应用的需要，随着新型制造工艺的研究发展，镁基复合材料在航天航空、汽车、核工业、运动娱乐以及其他先进的工程方面得到了更广泛的应用。目前关于镁基复合材料的研究工作  镁合金材料常用增强体镁合金材料选择增强体要求物理、化学相容性好，尽量避免增强体与基体合金之间的界面反应，润湿性良好，载荷承受能力强等。常用的增强体主要有C纤维、B纤维，Al₂O₃短纤维，SiC晶须，B4C颗粒、SiC颗粒和Al₂O₃颗粒等。

目前，采用铸造法制各颗粒增强镁基复合材料的研究已有很多报道。粉末冶金法和普通熔铸法相比，可以生产出较难生产的特殊材料，制品尺寸精度高，可以避免由融化过程产生材料化学成分变化和杂质混入；烧结选择在真空系统中进行，材料不氧化，也不会污染，成分配比准确，可以最大限度减少合金成分的偏聚，消除粗大、不均匀铸造组织。但是用粉末冶金法制备颗粒增强复合材料性能也存在较大离散性，这会成为阻碍镁基复合材料进入大规模工业化生产的一个重要因素。而且采用常规的粉末冶金法制备得到的SiC/Mg合金材料仍然存在着摩擦性能不高的问题。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是镁-碳化硅合金材料的摩擦性能不高，对其技术方案进行了改进，提出一种SiC/Mg合金材料的制备方法。

技术方案：

一种SiC/Mg合金材料的制备方法，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，取SiC 10～20份、碳酸钠15～30份，混合均匀后，放置于石英舟中，加热升温至700～800℃，保温，放冷后，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀SiC；

第2步、将刻蚀SiC、铝粉5～10份、锌粉5～10份、硬酯酸5～10份混合均匀，球磨后，得到混合物；

第3步、将混合物与镁粉50～80份混合均匀，然后进行烧结，得到合金材料。

所述的第1步中，升温速度是10℃/分。

所述的第1步中，保温时间是3～5分钟。

所述的第3步中，烧结温度450～550℃。

所述的第3步中，烧结时间是20～30分钟。

所述的第3步中，烧结压力是2～4 MPa。

所述的第1步中，SiC的平均粒径是100～500微米。

所述的第2步中，铝粉和锌粉的平均粒径是50～200微米。

所述的第2步中，还需要加入铜粉1～2份和/或三氧化钼粉1～2份。

 

有益效果

    本发明通过对SiC的表面进行刻蚀，形成不平整的形貌，更有利于与锌粉、铝粉的搭接，使相互之间形成卡接结构，有利于在烧结过程中相互整合，提高材料的摩擦性能。

 

具体实施方式

 

实施例1

第1步、取SiC 10g（平均粒径是200微米）、碳酸钠15g，混合均匀后，放置于石英舟中，加热升温至700℃，升温速度是10℃/分，保温，保温时间是3分钟，放冷后，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀SiC；

第2步、将刻蚀SiC、铝粉5g(平均粒径是50微米)、锌粉5g(平均粒径是50微米)、硬酯酸5g混合均匀，球磨后，得到混合物；

第3步、将混合物与镁粉50g混合均匀，然后进行烧结，烧结温度450℃，烧结时间是20分钟，烧结压力是2 MPa，得到合金材料。