[发明专利]一种触变注射成形用镁基复合材料的制备方法及其制得的镁基复合材料

说明书

本发明公开了一种触变注射成形用镁基复合材料的制备方法及其制得的镁基复合材料，属于高性能金属材料制备领域。制备方法包括以下步骤：第一步制备浆料：将增强体、改性剂、粘合剂加入到溶剂中进行搅拌、分散；第二步包覆镁粒：将制备得的浆料包覆在镁合金粒表面并同时高温干燥。本发明的镁基复合材料的制备方法，具有可添加的增强体种类多、含量高的优点，可实现快速包覆，制得的镁基复合材料中包覆层分布均匀、成膜牢固，能有效与镁合金粒粘结“捆绑”在一起，适合作为触变注射成形生产镁基复合材料的供给原料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备领域，更具体地说，涉及一种触变注射成形用镁基复合材料的制备方法及其制得的镁基复合材料。

背景技术

近年来，镁合金因其低密度、高比强度和优良的导电导热性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业等领域。触变注射成形是一种用于生产镁合金压铸件的半固态成形工艺，它有别于传统的液态压铸方法，利用金属固液共存过程中具有的特性成形，产品相较于传统压铸成品率更高，综合性能更好。触变注射成形的进料为镁合金粒(也称镁屑)，该工艺在全封闭的系统中生产，通过连续不断地抽吸将镁屑添加到注射成形机的料桶中，经熔化与搅拌制备成半固态浆料后快速注射到模具中成形。

通过在镁合金中添加高性能且细小的增强体(如石墨烯、碳纳米管、以及非碳素材料如SiC颗粒等)，可以制成镁基复合材料，增强镁合金的综合性能，拓宽镁合金的应用范围。触变注射成形工艺全程在封闭系统中进行生产，无法像传统工艺一样在镁合金熔化时添加增强体，想要制备出高性能的镁基复合材料，必须从给料即镁合金粒/镁屑着手，将增强体与镁合金粒结合在一起，通过抽吸同时进入注射成形机中。

经检索，专利CN108746628A及论文[Journal of Alloys and Compounds,778(2019)359-374]中公开了一种注射成形制备石墨烯增强镁基复合材料的方法，该方法将石墨烯和镁合金粒在混料机中机械混合后加入注射成形机中。其不足在于，该方法中石墨烯和镁合金粒间的结合不紧密，在抽吸过程中低密度的石墨烯会与镁合金粒分离，先吸入料桶并粘在注射成形机的料筒及螺杆中，导致半固态浆料流动性变差、料筒和螺杆磨损，并且实际加入镁合金中的石墨烯分布不均匀。在报道的第二种专利CN113427004A中公开了另一种将增强体和镁合金粒结合的办法，将镁粒、炭黑粉末、粘合剂以及有机溶剂多次混合干燥并搅拌，最后进行脱脂，使炭黑粉末以多层的形式而附着在镁粒上。该方法由于单次干燥搅拌的附着比例较低(18％)，需要反复干燥搅拌提高附着比例(97％)，工序较多，效率较低，且制得的多层复合材料易发生剥落。此外，第三种专利CN103079725A通过用混合机混合炭黑和镁合金碎片，制得了在镁合金碎片的表面包覆有炭黑的镁合金碎片，但未公开在全封闭的系统中的生产方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有封闭系统中生产镁基复合材料时镁合金和增强体结合不紧密导致复合材料在抽吸或凝固发生分离或偏析的问题，本发明提供一种触变注射成形用镁基复合材料的方法，利用该方法可实现增强体在镁合金粒上的均匀包覆。

本发明的另一目的在于提供制备上述方法制得的镁基复合材料，该镁基复合材料的包覆层在镁合金表面均匀包覆，且结合紧密。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：