[发明专利]一种交频超声耦合热压浸渗多孔陶瓷增强镁基复合材料的制备方法

说明书

一种交频超声耦合热压浸渗多孔陶瓷增强镁基复合材料的制备方法，它涉及一种镁基复合材料的制备方法。本发明是要解决现有的陶瓷增强镁基复合材料塑性低、成形能力较差的技术问题。本发明：一、交频超声耦合热压快速成型制备多孔陶瓷包覆镁合金熔体的结合体；二、交频超声振动作用下的升温机械搅拌，交频超声耦合热压快速成型。本发明通过交频超声耦合热压快速成型，交频超声处理可以提高镁液浸渗能力，升温机械搅拌有利于扩散，提高组织均匀性，热压快速成型可以减少铸造缺陷，细化晶粒并改善第二相的分布，在交频超声耦合热压快速成型的作用下，可以使多孔陶瓷增强镁基复合材料强韧性得到显著提高。

技术领域

本发明涉及一种镁基复合材料的制备方法。

背景技术

材料的轻量化是航空航天、电子通讯以及汽车工业的迅速发展的必然要求，镁合金作为最轻的工程材料，在轻量化应用上具备明显优势，但镁及其合金作为结构材料时，塑性较差且力学性能相对较低。在此背景下，镁基复合材料比强度高、阻尼减震性好、机械加工性能优越以及较低的成本优势，在一定程度上克服了镁合金的力学性能限制，得到了广泛关注。镁基复合材料制备过程中，增强相选择对于镁基复合材料的性能有着重要的影响。金属基复合材料的增强体包括纤维，晶须和陶瓷颗粒，但是纤维，晶须加工成本高，工艺复杂，不利于工业化和商业化生产，相对而言陶瓷颗粒具有高硬度、强度、弹性模量以及高温稳定性以及较低的密度是最常用的金属基复合材料增强相。但陶瓷颗粒也存在着延展性低、润湿性较低的缺点，从而导致陶瓷颗粒增强镁基复合材料塑性低，成形能力较差。针对以上问题，多孔陶瓷有着三维立体网络骨架结构，密度小(气孔率可高达50％～90％)，透过性高、比表面积大、低热传导率以及耐高温、耐腐蚀等优点，是一种理想的增强体材料，但目前对多孔陶瓷增强镁基复合材料并无相关报道，多孔陶瓷大的比表面积能改善与基体的润湿性，良好的润湿性能提高颗粒增强体与镁合金基体的结合程度，而适中的结合强度，良好的界面性能则能显著提高复合材料的性能。

发明内容

本发明是要解决现有的陶瓷增强镁基复合材料塑性低、成形能力较差的技术问题，而提供一种交频超声耦合热压浸渗多孔陶瓷增强镁基复合材料的制备方法。

本发明的交频超声耦合热压浸渗多孔陶瓷增强镁基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、制备多孔陶瓷包覆镁合金熔体的结合体：将多孔陶瓷粉加热至400℃～600℃，然后将液态镁合金浸入到400℃～600℃的多孔陶瓷粉中，再进行交频超声耦合热压快速成型，自然冷却至室温，得到多孔陶瓷包覆镁合金熔体的结合体；

所述的400℃～600℃的多孔陶瓷粉与液态镁合金的质量比为1:(1.5～2)；

所述的交频超声耦合热压快速成型的方法如下：在超声功率为600W～1800W、热压温度为300℃～480℃和压强为300MPa～500MPa的条件下同时进行第一级超声和热压成型6min～20min，然后在超声功率为500W～1200W、热压温度为300℃～480℃和压强为300MPa～500MPa的条件下同时进行第二级超声和热压成型3min～18min，且所述的第二级超声的功率小于第一级超声的功率；

二、将步骤一得到的多孔陶瓷包覆镁合金熔体的结合体加热至300℃～400℃，然后加入到半固态的镁合金熔体中，进行交频超声振动作用下的升温机械搅拌，得到液态镁合金复合材料，随后进行交频超声耦合热压快速成型，得到多孔陶瓷增强镁基复合材料；

所述的半固态的镁合金熔体的成分与步骤一中的液态镁合金的成分相同；

所述的步骤一得到的多孔陶瓷包覆镁合金熔体的质量为半固态的镁合金熔体的质量的1％～30％；