[发明专利]一种微米级Al3

说明书

本发明公开了一种微米级Al₃Ti和Mg₂Si增强镁基复合材料及其制备方法，属于合金材料制备技术领域，首先将钛粉压制成预制块，预热后加入到纯铝熔体，在750‑800℃发生原位反应得到Al‑xAl₃Ti中间合金熔体，浇铸得到中间合金预制块；将纯镁、铝、锌和镁‑锰中间合金熔化，加入制备好的Al‑xAl₃Ti中间合金预制块；升温后加入预热的Si粉预制块，熔解完成后进行半固态机械搅拌，使增强颗粒分散均匀，浇铸到预热的金属模具中得到微米级Al₃Ti和Mg₂Si增强镁基复合材料。本方法在制备过程中Al₃Ti的形貌和尺寸可以通过Ti粉在Al熔体反应温度和时间调控；Al₃Ti和Mg₂Si增强相均为原位生成，与镁基体界面结合良好；制得的复合材料中Al₃Ti和Mg₂Si相起到协同强化的作用，具有优异的室温和高温力学性能以及高耐磨性。

技术领域

本发明属于合金材料制备技术领域，涉及一种微米级Al₃Ti和Mg₂Si增强镁基复合材料及其制备方法。

背景技术

近几年来，以钢铁、铝合金为主的金属材料的需求已经趋于饱和，再加上现代工业生产急需要寻求更加有效的措施来应对愈来愈严重的能源危机，这就需要在各个领域内使用轻型结构件来解决这些问题。镁合金作为一种密度最低的金属结构材料，其密度为1.8g/cm³，这个优点使它在结构轻型化方面展现出很好的前景。另外，镁合金还具有比强度比刚度高、机加工性能优异、尺寸稳定性好、阻尼减震性能好、易回收等优点，这使其在汽车、通信，电子产品、交通等各个领域具有广泛的应运前景。

但是，由于其较低的强度、刚度、高温力学性能和较低的耐磨性，严重限制了镁合金广泛使用。通过添加微量合金元素，对镁合金起到固溶强化和细晶强化，从而提高其强度，但是效果有限。目前，通过复合的概念，将具有高模量和高硬度的增强颗粒与镁合金结合，制备得到颗粒增强镁基复合材料，其具有高强度、高模量和高耐磨性成为当前一个重要的发展方向。

常用镁基复合材料增强相主要以陶瓷颗粒为主，如SiC、Al₂O₃、TiB₂、B₄C 等，而对于金属间化合物作为增强相的制备方法还较少，制备工艺也不成熟。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微米级Al₃Ti和 Mg₂Si增强镁基复合材料及其制备方法，该方法工艺简单，成本低廉，易于批量化生产，制备得到的复合材料具有良好的高温力学性能和良好的耐磨性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种微米级Al₃Ti和Mg₂Si增强镁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将Ti粉压制成Ti粉预制块，干燥后备用；

2)把工业纯铝加热熔化，保温处理，制得熔体；

3)把步骤1)制得的Ti粉预制块预热之后加入步骤2)制得的熔体内，原位反应后进行机械搅拌，促进其反应及分散生成的Al₃Ti增强颗粒，静置后清除表面浮渣浇铸，得到Al-xAl₃Ti中间合金块体，x的范围为10％-20t％；

4)将Si粉压制成Si粉预制块，干燥后用铝箔包覆备用；

5)将纯镁锭、铝锭、锌锭和镁-锰中间合金放入坩埚中，在氩气或覆盖剂的保护下熔化，升温并加入步骤3)中得到的Al-xAl₃Ti中间合金块体，制得镁合金熔体；