[发明专利]单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法

说明书

本发明提供一种单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法。该方法是将单壁碳纳米管粉体与镁合金原料机械混合，获得附着有单壁碳纳米管的镁合金原料，然后通过半固态成型技术将所述附着有单壁碳纳米管的镁合金原料制成单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件。所述单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法中所述单壁碳纳米管占所述镁合金原料的质量百分比的0.01‑5 wt%。该方法简单有效，无污染，获得的镁合金成型品的杨氏模量和最大拉伸强度优异。

技术领域

本发明涉及一种镁合金结构件的制备方法，特别一种单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法。

背景技术

镁是目前世界上工程化应用中最轻的金属结构材料，其重量仅为铝的2/3，钢铁的1/4。镁合金具有很高的比强度和比刚度（仅次于钛合金），可以制造出于铝同样复杂的零部件，但比铝轻1/3，强度则由于铝合金。具有良好的阻尼减震性，有良好的铸造性和稳定性，在良好的结构条件下，镁合金允许的铸件壁厚小至0.6 mm，而铝合金铸件厚度只能小至1.2mm。但是相比其他成熟的结构材料，镁合金仍有劣势，其杨氏模量、抗拉强度等并不算高，利用半固态成型方法铸造的镁合金工件杨氏模量在20 GPa左右，而抗拉强度在200 MPa左右。许多行业在要求轻量化的基础上对镁合金的力学性能的提升有很大的需求。

单壁碳纳米管的比表面积最高可达1300 m²/g；杨氏模量接近1 TPa。在常见镁合金材料中适当加入少量的单壁碳纳米管有助于增加镁合金的杨氏模量、抗拉强度等力学性能。

目前将碳纳米管掺入镁合金的技术存在的问题有以下几点：

首先现有技术主要通过熔融铸造方法制备镁合金结构件在镁合金原料熔融后由于与碳纳米管密度不同，镁合金熔化液中的碳纳米管自身会团聚并上浮，导致镁合金中碳纳米管的分布不均匀，从而引起产品的力学性质不均匀。另外，部分现有技术利用液相分散干燥将碳纳米管掺入镁合金的方法，该方法会导致大量有机溶剂进入空气，不仅造成有机溶剂浪费，更会污染环境，不适合工业化生产。所以有必要开发一种简单高效、均匀稳定的，同时不使用大量有机溶剂的方法将单壁碳纳米管掺入到镁合金及其铸件中，提高镁合金的力学性能，以适应工业与市场的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件。

一种单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

a. 将碳纳米管粉碎成单壁碳纳米管粉体；

b. 将步骤a所得单壁碳纳米管粉体与镁合金原料进行机械搅拌混合，使每颗镁合金原料表面都均匀附着单壁碳纳米管粉末，得到附着有单壁碳纳米管的镁合金原料；

c. 将步骤b所得附着有单壁碳纳米管的镁合金原料使用半固态挤压成型方法挤压成型，得到单壁碳纳米管掺杂的镁合金结构件。

上述单壁碳纳米管占所述镁合金原料的质量百分比的0.01-5 wt%。

上述镁合金原料是长度2～10 mm的镁合金碎屑。

制备上述单壁碳纳米管的方法是电弧法、化学气相沉积法或激光烧蚀法。