[发明专利]一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法，本发明主要解决金属钛颗粒难以添加，分散不均，镁基复合材料综合力学性能不佳的问题。在通有二氧化碳和六氟化硫保护气体的搅拌设备将镁合金熔化，再加入钛颗粒预制体或铝箔包覆的钛颗粒叠层，可避免钛颗粒的烧损。随后施加机械搅拌、超声处理并快速冷却，可使钛颗粒均匀分散，避免钛颗粒的沉降。最后对钛颗粒增强镁基复合材料热挤压变形，对钛颗粒进一步分散。钛颗粒在热挤压变形过程中可阻碍晶粒尺寸长大，同时提高了复合材料的强度与塑性。钛颗粒还能弱化复合材料的基面织构，有效改善了复合材料的塑性。本发明制备得到的镁基复合材料相较于基体合金兼具更高的强度和塑性。

技术领域

本发明涉及镁基复合材料的技术领域，特别的涉及一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法。

背景技术

镁基复合材料具有比强度高、弹性模量高和耐磨性好等优点。在汽车、军工、航空航天领域有着广阔的应用前景和价值。目前，镁基复合材料的制备有两大难点，极大的限制了镁基复合材料的发展。一是增强相与镁基体的界面结合差；二是增强体在镁基体中的难以分散。

常用的镁基复合材料的增强相有碳化硅、三氧化二铝、碳化硼、碳化钛等陶瓷颗粒。这些陶瓷颗粒的引入，可以明显提高镁基复合材料材料的强度、硬度和耐磨性。然而，由于陶瓷颗粒的脆性本质和与镁基体润湿性差，陶瓷颗粒会极大的损害镁基复合材料的塑性。金属相较于陶瓷，拥有良好的塑性。以金属颗粒作为增强体可改善镁基复合材料的塑性。其中，钛拥有优良强度，有望于提高提高镁基复合材料的力学性能。钛与镁同为密排六方结构，且与镁的润湿性好，使得钛颗粒增强相与镁基体具有良好的界面结合，有利于载荷从镁基体传递到钛颗粒。从而制备出强度与塑性兼备的镁基复合材料。

钛颗粒化学性质活泼，再高温时不仅容易氧化，而且还可能发生燃烧。不仅容易引起安全隐患，还使钛颗粒含量低于设计要求。钛的密度高于镁，容易使钛颗粒在镁熔体中容易发生沉降，引起钛颗粒分散不均。

因此如何钛颗粒的烧损并改善钛颗粒分散性成为获得高性能镁基复合材料的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种金属钛颗粒增强镁基复合材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种金属钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)搅拌铸造成型：将钛颗粒预制体或铝箔包覆的钛颗粒叠层加入到镁熔体中并保温5～10min，降温形成半固态镁熔体，搅拌5～20min后，再升温至形成液态镁熔体，然后进行超声处理，水冷得到铸态钛颗粒增强镁基复合材料；

(2)复合材料热挤压成型：将步骤(1)中所述铸态钛颗粒增强镁基复合材料预热后进行挤压即可得到金属钛颗粒增强镁基复合材料。

优选的，步骤(1)中所述钛颗粒预制体按照如下方法制备：将钛颗粒和镁屑在氩气保护下进行机械球磨，得到钛颗粒与镁屑的混合粉末，冷压成型即可。

进一步优选的，所述钛颗粒的粒度为70nm～50μm，镁屑的粒度为50～100μm，钛颗粒与镁屑质量比为1:1～1:5；

所述机械球磨的具体条件为：采用直径为5mm的不锈钢球为磨球、球料比为5～10:1、球磨时的转速为80rmp，球磨时间为60～120min。

进一步优选的，所述冷压成型的具体方法为：在100～200MPa压力下，保压0.5～2min冷压成型，获得预分散碳化钛颗粒的预制体。

优选的，步骤(1)中所述铝箔包覆的钛颗粒叠层按照以下方法制备：将粒度为70nm～50μm的钛颗粒均匀平铺在铝箔上后叠成细长条状即可。