[发明专利]镁基复合材料或镁合金基复合材料的生产方法

说明书

本发明涉及生产Mg基复合材料或Mg合金基复合材料的方法。

按常规，采用多种技术，如熔融搅拌、粉末冶金及熔锻(压铸)来生产Mg基和Mg合金基的复合材料。其中主要用熔锻生产用轻金属作基体的复合材料，这是因为熔锻有良好的，大量生产的生产率。但，由于熔锻涉及到在高压下对熔体加压，因而需要大型而昂贵的设备，结果使复合材料的生产成本上升。这就构成了这类复合材料实际使用的严重障碍。

图7示意性地说明按熔锻技术生产Mg基或Mg合金基质材料的常规方法。当以这种熔锻技术处理熔体时，通常采取措施用SF₆气体防止该熔体燃烧。现参照图7陈述上述的生产复合材料的工艺。首先，将Mg或Mg合金熔体103倒入金属模102中，其中置有加强材料块101。然后用柱塞104对熔体103加压，从而形成复合材料。为防熔体103氧化和燃烧，事先将保护性气体(如，CO₂和0.5％(体积)的SF₆构成的气体混合物)引入金属模102中。

当在形成复合材料的过程中注意加强材料和Mg或Mg合金熔体间的界面时，则会发现：按此常规方法，该加强材料首先与存在于该熔体表面上的稳定的(不活跃的)保护膜接触，虽然这种保护膜被认为是由Mg、O、F及S构成的复杂化合物的薄膜，但由于此保护膜对该加强材料的润湿性差，因而，需要在复合材料的形成过程中对此熔体作上述的加压。此外，即使该保护膜一旦因对熔体加压而破坏，在加压材料块中存有的这种保护性气体则会在此熔体表面上产生瞬时形成的新保护膜。结果需对此熔体连续加压。

为解决上述问题，就需改善基体金属的熔体对加强材料的润湿性。这种改善将能降低施于该熔体上的压力或省去对熔体加压。因此，到现在一直作出大量努力来改善基体金属熔体对加强材料的润湿性。但，同时满足包括大量生产的生产率，低成本和复合材料的坚实性要求的工艺尚未产生。

比如，在日本专利公开No.7-100834/’95，日本专利No.2576186，2576188，及日本专利公开No.1-279721/’89中提出了一种已知的方法，按该法，形成一种包含加强材料的成型体，然后使该成型体的至少一部分与Mg或Mg合金熔体接触以便使该熔体不经加压而渗入此成形体中，所述加强材料含有均匀混合的金属氧化物，细金属粉或金属氟化物。从制造的观点看，该法的优点是无需对熔体加压的设备，在一定条件下无需铸造用的金属模因而提高了铸品产率。因而，从大量生产的生产率和降低成本的观点看，此法是一种改进了的方法。

但，在很多情况下，这些金属氧化物，细金属粉或金属氟化物本身及它们与基体金属熔体的反应产物则构成了所得复合材料中的杂质，结果使其特性下降。因此，从该复合材料的无瑕疵性的观点看，上述方法并不令人满意。此外，它还有这样的缺点：金属氧化物、细金属粉或金属氟化物本身就提高了成本。

因此，本发明的目的在于提供一种方法，它能不经对基体金属熔体加压，不用金属氧化物，细金属粉或金属氟化物，高效而廉价地生产无杂质的无缺陷的Mg基复合材料或Mg合金基复合材料。

按本发明的第一种实施方案，通过提供一种生产Mg基或镁合金基复合材料的方法完成了上述目的，该法包括用非保护性的气体取代加强材料块中的气体，及使至少一部分的该加强材料块与Mg或Mg合金熔体接触，以便使该熔体渗入此加强材料块中。

按本发明的第二种实施方案，在与上述第一实施方案相关的生产Mg基或Mg合金基复合材料的工艺中，该非保护性气体主要由N₂气、O₂气、CO₂气、Ar气或它们的混合物构成，而其特点是，上述气体的组合量不小于该加强材料块中的气体总量的98％(体积)，而其它杂质气体中的SF₆气和SO₂的浓度各小于0.1％(体积，以该加强材料块中的气体总量为基准计)。