CN101532098A - 超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法 - Google Patents

超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法 Download PDF

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胡志
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Abstract

一种超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法,属金属材料制备领域,将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合溶液进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在640~650℃温度范围内保温,把变幅杆伸入到熔体表面以下,超声5~10分钟,超声功率为600~650W;将预处理好的纳米SiC粉体按质量百分比为0.1-2.0%的量用锡箔纸包覆,加入到AZ31镁合金熔体中,相同超声功率下继续超声15~20分钟,浇铸取样,本发明纳米SiC颗粒在基体中的分散均匀,抗拉强度和屈服强度较基体分别提高了9.0%~19.0%和20.5%~30.0%,同时保持了基体较高的延展性,且制备工艺简单、安全可靠、无三废污染。

Description

超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法
技术领域
本发明属金属材料制备领域,特别涉及一种用超声波制备镁基纳米复合材料的方法。
背景技术
镁基复合材料具有高的比强度、比刚度、阻尼性能、耐磨性及耐高温性能,因而 在对轻质高强材料需求迫切的航空航天、汽车等高技术领域中具有良好的应用前景。 与连续纤维增强相相比,非连续增强金属基复合材料,特别是颗粒增强金属基复合材 料具有成本低,制备工艺简单等特点,已经备受人们的关注。 一般来说,微米级的增 强颗粒主要用来提高镁合金的强度和硬度等,然须加入高含量的增强颗粒,镁基复合 材料的塑軔性降低.研究人员发现很少体积分数的纳米级增强相就可使金属基复合材 料获得很好的增强效果,同时也能保持较好的延展性。
传统的金属基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法和搅拌铸造法。粉末冶金法 存在工艺复杂、成本较高、难以制造大尺寸形状复杂件的问题,而搅拌铸造法存在增 强相难以分布均勾的问题。鉴于超声技术在金属液处理方面的成功应用,人们尝试了 采用高能超声制备金属基复合材料,高能超声振动时产生的声空化和声流效应能够在 极短的时间内显著改善增强颗粒与熔体间的润湿性,并迫使增强颗粒在熔体中均匀分 散,且对溶体合金无污染,是一种较为理想的制备金属基复合材料的方法。 发明内容
本发明的目的是提供一种用超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法。 本发明是通过以下技术方案实现的。
首先将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合 溶液进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在640〜650'C 温度范围内保温,把变幅杆伸入到熔体表面以下,超声5~10分钟,超声功率为600~ 650W.将预处理好的纳米SiC粉体按质量百分比为0.1-2.0 %的量用锡箔纸包覆,加 入到AZ31镁合金熔体中,相同超声功率下继续超声15~20分钟,浇铸取样。
本发明所述的AZ31镁合金成份含量为Al 2. 5 % ~ 3. 0% , Mn 0. 29 % , Zn 0. 70% ~ 1.30%, Si 0.08%, Cu 0.03%, Fe 0.04%,余量为Mg。
本发明的技术效果是:采用本发明制备的镁基纳米复合材料,纳米SiC颗粒在基 体中的分散均匀,抗粒强度和屈服强度较基体分别提高了 9.0%~19.0%和20.5%~ 30.0%,同时保持了基体较高的延展性,而且制备工艺简单、安全可靠、无三废污染。 附图说明
附图为本发明纳米SiC颗粒在AZ31合金中的分散情况。 具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步的说明。实施例1。
将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合溶液 进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在640'C进行保温, 把变幅杆伸入到熔体表面以下,650W超声功率下,超声5分钟;将预处理好的纳米SiC 粉体按质量百分比为0.5%的量用锡箔纸包覆,加入到AZ31镁合金熔体中,相同功率 下继续超声15分钟,浇铸取样。
其抗拉强度为275.2、屈服强度为209.65、延伸率为13. 7%„
实施实2。
将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合溶液 进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在650'C进行保温, 把变幅杆伸入到熔体表面以下,630W超声功率下,超声10分钟;将预处理好的纳米 SiC粉体按质量百分比为1.0 %的量用锡箔纸包覆,加入到AZ31镁合金熔体中,相同 功率下继续超声20分钟,浇铸取样。
其抗拉强度为299.5、屈服强度为220.54、延伸率为12.8%„ 实施例3„
将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合溶液 进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在645匸进行保温, 把变幅杆伸入到熔体表面以下,600W超声功率下,超声8分钟;将预处理好的纳米SiC 粉体按质量百分比为2,0%的量用锡箔纸包覆,加入到AZ31镁合金熔体中,相同功率 下继续超声18分钟,浇铸取样。
其抗拉强度为295.3、屈服强度为215.20、延伸率为13.4%, 从附图中的纳米SiC颗粒在AZ31镁合金中的分散情况可以看到,由于SiC和镁合 金导电性能不一样,所以在图中表现为:黑色部分为镁合金基体,白色亮点部分为SiC。 从实验结果中可以看出,超声法制备的AZ31合金中的SiC颗粒得到了弥散的分布,且 复合材料中没有明显的气孔和颗粒偏聚之类的缺陷。

Claims (1)

1、一种超声波制备SiCp/AZ31镁基纳米复合材料的方法,AZ31镁合金成份含量为Al 2.5%~3.0%,Mn 0.29%,Zn 0.70%~1.30%,Si 0.08%,Cu 0.03%,Fe 0.04%,余量为Mg,其特征是首先将纳米SiC粉体加入到乙醇溶液中进行超声分散预处理,然后对预处理混合溶液进行烘干、碾磨处理;将AZ31镁合金放入坩埚内加热至熔化,并在640~650℃温度范围内保温,把变幅杆伸入到熔体表面以下,超声5~10分钟,超声功率为600~650W;将预处理好的纳米SiC粉体按质量百分比为0.1-2.0%的量用锡箔纸包覆,加入到AZ31镁合金熔体中,相同超声功率下继续超声15~20分钟,浇铸取样。
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