CN104513923B - 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料 - Google Patents

含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN104513923B
CN104513923B CN201510043933.3A CN201510043933A CN104513923B CN 104513923 B CN104513923 B CN 104513923B CN 201510043933 A CN201510043933 A CN 201510043933A CN 104513923 B CN104513923 B CN 104513923B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
base composite
magnesium base
powder
containing barium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510043933.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104513923A (zh
Inventor
钱亚锋
吴晶敏
胡耀波
潘复生
蒋斌
李冀
付丽荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NATIONAL CENTRE FOR QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION OF MAGNESIUM AND MAGNESIUM ALLOY PRODUCTS
Original Assignee
HEBI QUALITY AND TECHNICAL SUPERVISION AND INSPECTION CENTER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HEBI QUALITY AND TECHNICAL SUPERVISION AND INSPECTION CENTER filed Critical HEBI QUALITY AND TECHNICAL SUPERVISION AND INSPECTION CENTER
Priority to CN201510043933.3A priority Critical patent/CN104513923B/zh
Publication of CN104513923A publication Critical patent/CN104513923A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104513923B publication Critical patent/CN104513923B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0036—Matrix based on Al, Mg, Be or alloys thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料，用于金属材料类领域。该镁基复合材料包含的各成分及其重量百分比为：8.06-8.55%Al，0.39-0.48%Zn，0.17-0.19%Mn，5-10%BaTiO3，余量为Mg及不可避免的杂质。本发明以AZ91为基本成分，添加BaTiO3，经充分球磨混合和热压烧结，BaTiO3和生成的β-Mg17Al12相分布在α-Mg基体上。当应变振幅为10-4时，纯镁的阻尼值达到0.11，当频率为1Hz时，复合材料的阻尼值随振幅增大不断增加，达到0.085，接近纯镁的阻尼性能。

Description

含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料。
背景技术
随着现代科学技术的快速发展，上至航空飞行器的设计和制造，下至民用汽车的使用，人们对振动与噪声的控制都提出了更高的要求，为了满足这个要求，需要研究和设计出具有更高阻尼性能的材料。纯镁是一种理想的高阻尼、低密度材料。与其他金属材料相比，镁的密度最低，仅为1.78g/cm3，阻尼性能最好，当应变振幅为10-4时，阻尼值达到0.11。为了充分利用镁的高阻尼、低密度的特性，人们尝试在镁基体中添加一种或多种增强体来获得高阻尼、低密度的理想功能-结构材料。
镁基复合材料的典型组织为增强相分布在基体合金中，与基体合金相比，增强相的加入与基体形成了大量的界面，同时伴有高密度位错缠结，这是复合材料最明显的组织特征。界面及近界面区对复合材料的各项性能有重要影响，由于增强相与基体合金间热膨胀系数不匹配，在复合材料制备冷却过程中，将会在界面处产生热错配残余应力，引起基体发生塑性流变，产生高密度位错，是高阻尼性能（位错钉扎与脱扎）的基础，这些高密度位错缠结是镁基复合材料的另一个组织特点。BaTiO3是一种压电陶瓷材料，它的某些电介质晶体可以通过纯粹的机械作用而发生极化，导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，能够将机械能和电能互相转换，引起的材料表面电荷产生压电效应。BaTiO3/AZ91镁基复合材料存在着多种能量转化机制：复合材料中位错的往复运动将消耗部分机械能；复合材料中的界面滑移可以损耗部分机械能；压电陶瓷将部分机械能转化为电能，电能再通过导电网络转化为热能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有镁合金阻尼较低以及增强相在基体中分布不均匀的问题，提供一种具有良好的阻尼性能的镁基复合材料。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种含钛酸钡（BaTiO3）的高阻尼镁基复合材料，所述的高阻尼镁基复合材料的各组分及重量百分比为：8.06-8.55%Al，0.39-0.48%Zn，0.17-0.19%Mn，5-10%BaTiO3，余量为Mg。
所述的高阻尼镁基复合材料的各组分及重量百分比为：8.55%Al，0.48%Zn，0.19%Mn，5%BaTiO3，不可避免的杂质含量≤0.1%，余量为Mg。
一种含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料的制备方法，按照配方比例称取Al粉、Zn粉、Mn粉和BaTiO3粉，混合均匀得到混合粉末，将混合粉末放在真空干燥箱中干燥处理，然后在氩气的保护下，利用高能球磨机将混合粉末进行充分球磨和混合，然后在20MPa压强下，将球磨后的混合粉末在550℃下热压烧结30min后随炉冷却，即得到含BaTiO3的高阻尼镁基复合材料。
所述的球磨工艺为：转速为300r/min，球磨时间为6h，球料比为5:1。
所述的热压烧结过程中采用氩气保护。
本发明的有益效果：（1）本发明以AZ91为基本成分，添加BaTiO3压电陶瓷，一方面充分利用压电陶瓷的压电效应，提高AZ91镁合金的阻尼性能；另一方面采用粉末冶金的方法使BaTiO3在基体上均匀分布。（2）BaTiO3是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，它的某些电介质晶体可以通过纯粹的机械作用而发生极化，导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，引起的材料表面电荷产生压电效应。（3）压电陶瓷/金属阻尼复合材料存在着多种能量转化机制：复合材料中位错的往复运动将消耗部分机械能；复合材料中的界面滑移可以损耗部分机械能；压电陶瓷将部分机械能转化为电能，电能再通过导电网络转化为热能。（4）粉末冶金法对基体合金种类和增强体类型没有限制，Zn、Mn主要以固溶原子的形式存在于基体和析出相中，并没有新相产生；同时，Mn在加热时还可以阻碍晶粒长大，晶粒不需要经过全熔的液体状态且增强体颗粒在基体内分布均匀，可以制得高体积分数增强相的金属基复合材料。
说明书附图
图1为实施例1制得的含BaTiO3的高阻尼镁基复合材料的Mg-Al二元相图。
图2为实施例1制得的含BaTiO3的高阻尼镁基复合材料的振幅-阻尼曲线图。
具体实施方式
实施例1
本发明合金成分（重量百分比）为：8.55%Al，0.48%Zn，0.19%Mn，5%BaTiO3，余量为Mg及不可避免的杂质。按照上述成分配制40g混合粉末，Al、Zn、Mn的引入都是采用添加AZ91镁合金粉末来实现。Al、Zn、Mn在AZ91中的重量百分比分别为8.95%、0.44%、0.21%。该镁基复合材料采用粉末冶金法制备，将平均粒度为105μm的AZ91粉末放在真空干燥箱中处理，然后在氩气的保护下，利用高能球磨机将混合粉末进行充分球磨和混合。球磨工艺为：转速为300r/min，球磨时间为6h，球料比为5:1。然后在20MPa压强下，将球磨后的粉末在550℃下热压烧结30min后随炉冷却，烧结过程中采用氩气保护。该复合材料在室温下，频率为1Hz时，材料的阻尼值随振幅增大不断增加，最大达到0.085（如图2所示），与AZ91D合金相比，接近纯镁的阻尼性能。
图1为本实施例含BaTiO3的高阻尼镁基复合材料的Mg-Al二元相图。从图1可以看出，Al在Mg中的最大固溶度是12.7％（在共晶温度437℃时），降至室温时Al的固溶度大约只有2％；因此在平衡条件下，烧结样品的室温显微组织应该由α-Mg固溶体基体和β-Mg17Al12析出相组成。Zn、Mn主要以固溶原子的形式存在于基体和析出相中，并没有新相产生；同时，Mn在加热时还可以阻碍晶粒长大。
实施例2
本发明合金成分（重量百分比）为：8.06%Al，0.39%Zn，0.17%Mn，10%BaTiO3，余量为Mg及不可避免的杂质。按照上述成分配制40g混合粉末，Al、Zn、Mn的引入都是采用添加AZ91镁合金粉末来实现。Al、Zn、Mn在AZ91中的重量百分比分别为8.95%、0.44%、0.21%，其制造工艺与实施例1相同。该复合材料在室温下，频率为1Hz时，材料的阻尼值随振幅增大不断增加，最大达到0.072。
实施例3
本发明合金成分（重量百分比）为：8.32%Al，0.43%Zn，0.18%Mn，8%BaTiO3，余量为Mg。按照上述成分配制40g混合粉末，Al、Zn、Mn的引入都是采用添加AZ91镁合金粉末来实现。Al、Zn、Mn在AZ91中的重量百分比分别为8.95%、0.44%、0.21%，其制造工艺与实施例1相同。该复合材料在室温下，频率为1Hz时，材料的阻尼值随振幅增大不断增加，最大达到0.078。
实施例4
本发明合金成分（重量百分比）为：8.45%Al，0.45%Zn，0.18%Mn，6%BaTiO3，余量为Mg。按照上述成分配制40g混合粉末，Al、Zn、Mn的引入都是采用添加AZ91镁合金粉末来实现。Al、Zn、Mn在AZ91中的重量百分比分别为8.95%、0.44%、0.21%，其制造工艺与实施例1相同。该复合材料在室温下，频率为1Hz时，材料的阻尼值随振幅增大不断增加，最大达到0.082。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料，其特征在于：所述的高阻尼镁基复合材料的各组分及重量百分比为：8.06-8.55%Al，0.39-0.48%Zn，0.17-0.19%Mn，5-10%BaTiO3，余量为Mg；所述的含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料的制备方法，步骤如下：按照配方比例称取Al粉、Zn粉、Mn粉和BaTiO3粉，混合均匀得到混合粉末，将混合粉末放在真空干燥箱中干燥后，在氩气的保护下，利用高能球磨机将混合粉末进行充分球磨和混合，然后在20MPa压强下，将球磨后的混合粉末在550℃下热压烧结30min后随炉冷却，即得到含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料。
2.根据权利要求1所述的含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料，其特征在于：所述的高阻尼镁基复合材料的各组分及重量百分比为：8.55%Al，0.48%Zn，0.19%Mn，5%BaTiO3，余量为Mg。
3.根据权利要求1所述的含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料，其特征在于所述的球磨工艺为：转速为300r/min，球磨时间为6h，球料比为5:1。
4.根据权利要求1所述的含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料，其特征在于：所述的热压烧结过程中采用氩气保护。
CN201510043933.3A 2015-01-28 2015-01-28 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料 Active CN104513923B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510043933.3A CN104513923B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510043933.3A CN104513923B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104513923A CN104513923A (zh) 2015-04-15
CN104513923B true CN104513923B (zh) 2016-07-06

Family

ID=52789793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510043933.3A Active CN104513923B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104513923B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107447122A (zh) * 2017-08-04 2017-12-08 江苏中科亚美新材料有限公司 镁合金的制备方法
CN107955897A (zh) * 2017-11-28 2018-04-24 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 一种边轨连接支架

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1238546C (zh) * 2004-04-22 2006-01-25 上海交通大学 高强度高塑性Mg－Al基镁合金
CN1279198C (zh) * 2004-09-29 2006-10-11 上海交通大学 含Ti高强变形镁合金
CN1257992C (zh) * 2004-09-29 2006-05-31 上海交通大学 高强变形镁合金制备工艺
CN101403061B (zh) * 2008-11-13 2010-11-10 上海交通大学 压电陶瓷颗粒增强高阻尼铝基复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN104513923A (zh) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102173813B (zh) 一种含硼化锆复相陶瓷材料的制备方法
CN105130438B (zh) 一种基于反应烧结制备碳化硼陶瓷复合材料的方法
CN103639408B (zh) 一种以氢化钛铝合金粉末短流程制备钛铝金属间化合物的方法
CN110257684B (zh) 一种FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料的制备工艺
CN106478105A (zh) 一种多步反应烧结法制备低残硅的碳化硅陶瓷材料的方法
CN107557609B (zh) 一种单相纳米氧化铝颗粒弥散强化的铜合金及其制备方法
CN102825259B (zh) 一种用氢化钛粉制备TiAl金属间化合物粉末的方法
CN104529457A (zh) 基于粗颗粒粉体的无压烧结碳化硼陶瓷制备方法
CN107586987B (zh) 碳化钛-二硼化钛双相增强铜基复合材料及其制备方法
CN108251695A (zh) 一种钛铝铌锆钼合金的制备方法
CN110408833A (zh) 一种NbTaTiZr高熵合金及其粉末的制备方法
CN106116582A (zh) 一种无钴碳化钨的烧结方法
CN104513923B (zh) 含钛酸钡的高阻尼镁基复合材料
CN104561715B (zh) 含锡酸铋的高阻尼镁基复合材料
CN114315490A (zh) PTFE-Al-Ce含能结构材料及其制备方法
CN106244852B (zh) 一种Zr合金化的Ti‑8Si合金及其制备方法
CN114959406A (zh) 一种振荡压力烧结超高温中熵陶瓷增强难熔细晶中熵合金复合材料
CN103938023A (zh) 一种原位自生钛铝碳强韧化TiAl3金属间化合物及其制备方法
CN107058840B (zh) 一种W-Si-C系反应体的高温制备方法
CN103602868B (zh) 一种高密度细晶粒W-TiC合金材料的制备方法
CN112374554A (zh) 一种高纯度高活性的氧化镍基粉体、制备方法及用途
CN108002839B (zh) 一种ZrC1-x-SiC复相陶瓷的制备方法
CN100577609C (zh) 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN102392150A (zh) 一种快速烧结制备Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的方法
CN116396089A (zh) 一种三维碳化硅/碳化钼陶瓷骨架增强碳基复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210201

Address after: 458000 Technical Supervision Bureau of Xinghe street, Hebi City, Henan Province

Patentee after: NATIONAL CENTRE FOR QUALITY SUPERVISION AND INSPECTION OF MAGNESIUM AND MAGNESIUM ALLOY PRODUCTS

Address before: 458030 south of the intersection of Xinghe street and Xiangjiang Road, Qibin District, Hebi City, Henan Province

Patentee before: HEBI QUALITY SUPERVISON, INSPECTION AND TEST CENTER