[发明专利]一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料的制备方法及产品

说明书

本发明涉及一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料的制备方法及产品，属于镁基复合材料技术领域。该方法主要包括均匀化处理镁稀土二元合金、制备镁稀土二元合金屑、粉末冶金制备复合材料和热塑性变形处理四个工序，主要采用粉末冶金固相烧结法，原位反应生成增强相，该方法相较于熔炼铸造法，原料无需熔化，无需添加覆盖剂、精炼剂等，有效地减少甚至避免原料的氧化或烧损，从而降低镁的烧损率，避免颗粒表面的污染，改善增强相与基体之间的润湿性，且合成的增强相尺寸细小，在基体内分布更均匀，可制备体积分数高的复合材料。该方法成本低廉、工艺简单、成品质量好，适于工业生产。

技术领域

本发明属于镁基复合材料技术领域，具体涉及一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料的制备方法及产品。

背景技术

镁及镁合金作为目前最轻的金属结构材料，具有高的比强度和比刚度，好的阻尼性能，优良的铸造性能和易切削加工性等优点，且镁资源丰富，所以镁合金有望在汽车、航空航天和3C产品(计算机、通讯、消费类电子产品)等工业领域有广泛的应用。但是镁合金的力学性能低、高温蠕变性能和抗腐蚀性差。

镁基复合材料与镁合金相比具有高强度、高硬度、高弹性模量以及良好的耐磨性、抗蠕变性等优良的性能。镁基复合材料中颗粒增强镁基复合材料具有工艺简单、力学性能优良、易加工变形和成本低廉等一系列优点，该材料主要由镁合金基体、增强体和基体与增强体之间的界面组成。常用的化合物增强体主要有SiC、B₄C、Al₂O₃及TiB₂等，这些化合物多属于陶瓷，而陶瓷材料复合强化则会带来材料的塑性和韧性严重损伤的问题，研究认为是与陶瓷相的脆性密切相关。另外，陶瓷颗粒与镁基体界面结合较弱，在摩擦磨损过程中极易脱落，对复合材料的耐磨性并无帮助。因此，选取既具有增强作用，又具备一定微应变协调作用的材料作为镁基复合材料的增强体，对改善材料的综合性能有着重要的意义。

另外，搅拌铸造法为制备镁基复合材料时的常用方法，但该方法会限制增强体加入的体积分数，出现增强颗粒易出现沉积和团聚等现象，且最终制备的复合材料易形成气孔，并且镁锭熔化过程中会造成大量的镁烧损，且需要添加覆盖剂或保护气，造成环境污染和能源浪费。因此，急需一种节能环保的高质量镁基复合材料的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料的制备方法；目的之二在于提供一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料的制备方法，所述方法如下：

(1)将镁-稀土二元合金进行均匀化处理；

(2)去除经步骤(1)处理后的镁-稀土二元合金表面的氧化皮，然后加工成屑，获得镁-稀土二元合金屑，真空密封备用；

(3)向步骤(2)中获得的镁-稀土二元合金屑中加入铝粉，在保护气氛下混匀，然后冷压成型，获得冷压坯体，将所述冷压坯体置于烧结炉中在保护气氛下烧结，冷却后制得烧结态镁基复合材料；

(4)将步骤(3)中获得的烧结态镁基复合材料经热塑变形处理后，制得含稀土铝化合物颗粒的镁基复合材料。

优选的，步骤(1)中，所述均匀化处理具体为：将镁-稀土二元合金用铝薄包裹后以石墨覆盖，于400-450℃下保温24-48h。

优选的，步骤(2)中，所述镁-稀土二元合金屑的尺寸为0.5-2mm×0.3-0.5mm×1-2mm，长×宽×高。

优选的，步骤(3)中，所述冷压成型具体为：在400-700MPa的压力下保压30-60s。

优选的，步骤(3)中，所述烧结具体为：在450-550℃下保温1-3h。