[发明专利]一种制备复合材料的方法

说明书

本发明实施例公开了一种制备复合材料的方法，其特征在于，包括：称取预设质量配比的原材料并烘干；控制原材料的熔炼温度，并保温预设时长，对原材料进行熔炼，得到合金熔液；将合金熔液静置精炼；将精炼后的合金熔液置于电磁场中并进行浇注；在浇注过程中，控制电磁场的强度、方向和搅拌时间对合金熔液进行电磁搅拌；将合金熔液冷却，得到复合材料铸件。本发明提供的制备复合材料的方法通过采用电磁搅拌工艺，使得基体与增强相之间相容性好，界面结合强度高，能够达到细晶强化的作用；同时，该方法操作工艺简单、成本低、易实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种制备复合材料的方法，属于材料熔炼与铸造技术领域。

背景技术

随着汽车工业的发展,环境、能耗问题日益突出，对低密度、高比强度及耐高温的轻质材料的需求越来越迫切。与传统金属材料相比，金属基复合材料具有更高的比强度、比模量；良好的导热性、导电性、耐磨性、耐高温性能以及低的热膨胀系数，使得其在电子、汽车等领域中具有广泛的应用前景。

在金属基复合材料中，铝基复合材料具有很多优异的性能，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅仅具有各向同性特征，而且具有可加工和价格低廉的优点。Mg-Si结合能够生成高熔点的稳定化合物，Mg₂Si为其唯一稳定的化合物。

Takeuchi等人研究了晶粒尺寸为1μm的Mg₂Si晶体从室温到1000K的塑性变形行为，Mg₂Si晶体在低于500K的条件下非常脆，在高于550K的条件下具有强的承受塑性变形的能力。随着温度的升高，屈服强度迅速下降，当温度高于900K时，下降到10MPa。由于Mg₂Si有着简单的晶体结构、较高的对称性和较低的密度，使得Mg₂Si成为理想的金属基复合材料增强相。因此，当Mg₂Si原位生成Al-Mg₂Si复合材料时，Mg₂Si相空间分布均匀、界面干净、与基体结合较牢固、热稳定性高，可解决Mg₂Si化合物室温脆性问题。

原位合成的Mg₂Si/Al复合材料具有较低的膨胀性能、较高的耐磨性耐蚀性、较小的密度和良好的热稳定性。但是，原位内生的Mg₂Si/Al复合材料中的初生Mg₂Si相，易形成粗糙的汉字或树枝状形态，且晶粒比较粗大，多呈尖角状，割裂基体，降低了其延展性和强度，阻碍了其广泛应用。

综上所述，为了改善材料内部组织，需要对Al-Mg₂Si复合材料熔体实施动态晶粒细化。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种制备复合材料的方法，通过采用电磁搅拌工艺，利用电磁场中的电磁力，剪切熔体和加速熔体对流，使各部分的温度趋向一致。并且随着熔体流动速度的提高和剪切力的增大，其柱状晶粒在长度和宽度上均减少；开始生成的枝晶被打碎，而断晶又能作为新的异质形核质点，使得形核数目显著增加，解决了现有技术中Mg₂Si晶粒粗大的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种制备复合材料的方法，该方法包括：称取预设质量配比的原材料并烘干；控制所述原材料的熔炼温度，并保温预设时长，对所述原材料进行熔炼，得到合金熔液；将所述合金熔液静置精炼；将精炼后的所述合金熔液置于电磁场中并进行浇注；在浇注过程中，控制所述电磁场的强度、方向和搅拌时间对所述合金熔液进行电磁搅拌；将所述合金熔液冷却，得到复合材料铸件。

进一步的，所述控制所述电磁场的强度、方向和搅拌时间对所述合金熔液进行电磁搅拌的步骤包括：控制所述电磁场的强度为60-160高斯。