[发明专利]混合稀土孕育Al-Mg2Si复合材料及其制备方法

说明书

一种混合稀土孕育Al‑Mg₂Si复合材料及其制备方法，属于材料熔炼与铸造技术领域；复合材料的化学成分按质量百分比：Mg：7.3～20％，Si：3.7～10％，Mg+Si：10～40％，余量为Al；Ce+La：0.2～1.5％；其中，按原子比，Ce∶La＝(1～4)∶(1～4)，Mg∶Si＝2∶1，且该复合材料含有片状和/或藕片状Mg₂Si强化相；制备方法：1)熔炼制得熔化后的合金熔液；2)精炼：加入除渣除气剂，得到精炼后的合金熔体；3)浇注至预热好的铸型模具中，制得混合稀土孕育Al‑Mg₂Si复合材料；其极限抗拉强度为181～238MPa，硬度为86～146HB。

技术领域

本发明属于材料熔炼与铸造技术领域，具体涉及一种混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料及其制备方法。

技术背景

Mg₂Si增强铝金属基复合材料具有比强度高、比模量高、抗磨损性能强、生产成本低等特点，使得原位内生Al-Mg₂Si金属基复合材料成为一种适合汽车和高速列车制动盘的潜在材料。但在铸态复合材料凝固过程中，形成的Mg₂Si颗粒较为粗大，且多呈尖角状，割裂基体，使得Al-Mg₂Si复合材料的机械性能严重恶化，阻碍了其广泛应用。为解决上述问题，出现了一些添加元素(如P、Bi、Ca、Sb等)或变质剂(如AlTiC等)细化Mg₂Si强化相，但细化效果不尽如人意。单一稀土同样可以细化Mg₂Si强化相，但作用机制单一，孕育效果有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料及其制备方法；该方法复合材料中含有Mg₂Si强化相。

本发明的一种混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料及其制备方法，采用原位内生工艺合成Al-Mg₂Si复合材料，严格控制熔体熔炼温度；在原材料融化后的熔体中加入混合稀土孕育剂，融化后搅拌并精炼处理；在浇注前控制铸型模具和浇注漏斗的保温温度和时间；控制浇注温度，将熔体浇注至铸型模具中，获得稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料，其中混合稀土孕育剂为Ce和La，混合稀土Ce、La比例为1∶(1～4)或(1～4)∶1，混合稀土Ce和La总量占Al、Mg、Si原材料总质量的0.2％～1.5％。

一种混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料，该复合材料含有的化学成分按质量百分比为：Mg：7.3～20％，Si：3.7～10％，Mg+Si：10～40％，余量为Al；Ce+La：0.2～1.5％；其中，按原子比，Ce∶La＝(1～4)∶(1～4)，Mg∶Si＝2∶1，且该复合材料含有片状和/或藕片状Mg₂Si强化相。

所述的混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料，其极限抗拉强度为181～238MPa，硬度为86～146HB。

本发明一种混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料的制备方法，具体包括步骤如下：

步骤1，熔炼：

(1)按混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料的配比，将Al和Si在720～750℃混合熔炼，保温60～90min，待合金元素全部熔化后，再将铝箔包裹的Mg压入熔液中，再保温30min～60min至熔化，制得熔化后的合金熔液；

(2)按混合稀土孕育Al-Mg₂Si复合材料的稀土配比，将铝箔包裹的Ce和La加入熔化后的合金熔液中，保温20～30min；

(3)将熔体搅拌后静置5～7min；

步骤2，精炼：