CN111020417B - SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了SW‑CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材，按重量百分比由以下原料组分组成：SW‑CNTs短纤维0.5‑1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。该丝材避免了SW‑CNTs纤维与镁合金基体之间润湿性差导致的界面结合强度弱的问题，充分发挥SW‑CNTs增强的镁合金基复合材料的综合力学性能和物理化学性能。其制备方法为：步骤1，高能球磨；步骤2，半固态射压制备坯料；步骤3，超细直径丝材的挤压制备。
Description
技术领域
本发明属于金属基复合材料领域，具体涉及SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材，还涉及该SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材的制备方法。
背景技术
自1991年碳纳米管(CNTs)被日本科学家饭岛澄男发现以来，以其结构独特、具有优异物理和力学性能的新型碳纳米材料在材料领域受到了研究人员的广泛关注。CNTs分为多壁碳纳米管(MW-CNTs)和单壁碳纳米管(SW-CNTs)，由于CNTs自身具有独特的结构和优越的电学、光学、化学和热力学方面的优异性质，表现在极高的强度、弹性模量、较高的韧性、优异的导电和导热性、良好的结构稳定性和耐热性，同时它又兼备了碳的轻质特性。因此，在许多高新技术领域有着巨大的应用前景。
镁及镁合金具有高的比强度、弹性模量、硬度和尺寸稳定性，尤其是镁基复合材料具有以及优良的耐磨、耐蚀、减振性能、高温性能和良好的电磁屏蔽性，高的电负性和导热性，在航空航天、军工产品制造、汽车轻量化、电子及运输工业等领域获得了越来越广泛的关注和应用。SW-CNTs被认为是用作进一步改善镁基复合材料物理和力学性能的理想增强纤维相。将SW-CNTs和镁合金结合起来，既保留SW-CNTs在化学、物理和热力学方面的优势，又发挥镁合金轻质和独特的结构材料方面的优点，共同发挥二者优点，制备具有优异性能的镁合金基复合材料，并通过一定方法将其制备成≤Φ1mm的超细直径丝材，将可以直接用于电弧增材3D打印制备镁合金基复合材料大型结构件，应用前景十分广阔。然而，SW-CNTs之间存在着比较强的范德华力，导致很容易缠绕在一起或者团聚成束，严重制约了碳纳米管的应用。如何提高碳纳米管的分散性已成为目前迫切需要解决的问题。尤其是在镁合金基体中的分散性尤为重要。采用常规的普通物理法和化学功能化法是比较常用的分散碳纳米管的方法。但是这些方法均不能用于制备单壁碳纳米管(SW-CNTs)增强的镁合金基复合材料和超细直径丝材。
因此，必须采用新工艺和新方法来解决碳纳米管增强镁基复合材料现有制备过程中存在的问题，使所制得的碳纳米管增强镁基复合材料具有优异的综合性能，使SW-CNTs增强的镁合金基复合材料成为能够广泛应用于制造业轻量化领域的轻质结构材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材，避免了SW-CNTs纤维与镁合金基体之间润湿性差导致的界面结合强度弱的问题，充分发挥SW-CNTs增强的镁合金基复合材料的综合力学性能和物理化学性能。
本发明的另一个目的是提供SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材，按重量百分比由以下原料组分组成：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于，
SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2μm-5μm；镁合金粉为450目-600目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉。
本发明所采用的另一个技术方案是，SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，高能球磨：
按照重量百分比分别称取如下原料：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％；并按照此配比磨球：将称量好的各原料置150转/分的卧式高能球磨机中，并在氩气保护下球磨混粉48小时；
步骤2，半固态射压制备坯料：
将步骤1球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料通过半固态射压成型技术制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料；
步骤3，超细直径丝材的挤压制备：
将步骤2获得的SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料通过正挤压制成超细直径丝材。
本发明的特点还在于，
步骤1中，SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2-5μm；镁合金粉为450-600目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉。
步骤1中，球料重量比为6：10；使用的磨球为：直径为Φ5mm的碳化硼磨球和胶囊磨球，碳化硼磨球和胶囊磨球个数相同。
步骤2中，半固态射压成型技术所采用的设备为半固态射压成型装置，具体包括有盛放球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料的料斗和设置在料斗下方的给料器，料斗与给料器连通；给料器下方设置有料桶，给料器与料桶侧壁连通，料桶前端设置有射嘴，料桶的尾端设置有依次连接的螺旋驱动单元及高速射压系统，料桶内设置有螺旋剪切推进杆，螺旋剪切推进杆通过螺旋驱动单元驱动，料桶外壁设置有加热器；射嘴前端还设置有射嘴测温点；射嘴远离料桶的一侧还依次连接有定模及动模，定模和动模内部连通构成铸型型腔。
步骤2中，半固态射压成型装置制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料过程为：
将经步骤1球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料放入料斗中，混合粉料经给料器进入料桶与螺旋剪切推进杆之间的间隙中，同时启动螺旋驱动单元，使螺旋剪切推进杆旋转并推进球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料进入料桶的加热区，使其在被旋转推进过程中逐渐被加热，获得热量，温度逐渐提高而成为半固态浆料；当在射嘴测温点检测到半固态浆料达到预定射压温度550-600℃后，启动高速射压系统，将螺旋剪切推进杆向前推进，将经过螺旋剪切推进杆搅拌和剪切作用的半固态浆料通过射嘴高速射入由定模和动模构成的型腔，并保压一定时间，半固态浆料在高压下凝固，即制备了SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料；凝固后开模取出带有浇铸系统和排气系统的半固态射压坯料，并切割去除浇铸系统和排气系统，即获得SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料。
螺旋剪切推进杆的旋转速度为20-100RPM；高速射压系统采用的压力为30-100MPa，速度为30-100m/s；保压时间为0.5-30s。
步骤3中，正挤压过程中控制温度为420-480℃，制备得到的超细直径丝材的直径为Φ0.4-1mm。
步骤3中，正挤压过程中使用的正挤压装置为：包括挤压桶，挤压桶外壁设置有加热装置，挤压桶内部顶端设置有正挤压杆，挤压桶内部底端设置有超细直径丝材凹模，正挤压杆与超细直径丝材凹模之间设置有SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料。
本发明的有益效果是，解决了现有采用常规铸造法、粉末冶金法无法消除SW-CNTs缠绕、团聚成束和烧损问题，充分发挥了SW-CNTs短纤维对镁合金基体的增强作用，避免了SW-CNTs与镁合金基体晶粒出现界面微裂纹问题。这些充分发挥了SW-CNTs纤维增强的镁合金基复合材料的综合力学性能和物理化学性能。
SW-CNTs纤维不仅在长时间的球磨过程中消除缠绕、团聚成束，很好解决界面问题，结合半固态射压坯料在制备过程中承受的螺旋剪切作用，使球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料进一步翻转、流动、剪切变形，使镁合金基体晶粒沿剪切方向被拉长成为带状组织，大的晶粒受剪切变形而碎化，变成一些具有小角度晶粒的亚晶。由于剪切变形进一步进行，小角度晶界开始演变为大角度晶界，晶粒也进一步细化。随着变形的加剧，晶粒被细化到亚微米甚至纳米级，晶粒间位向差加大；加热过程中低熔点的相被熔化，并逐渐成为球状化；凝固过程这些小球开始长大，由于结晶核心较多，更有利于获得晶粒非常细小的坯料，更有利于获得超细晶球状组织，更有利于在正挤压过程中细晶球状组织的流动和翻转，避免了大晶粒堵住超细直径丝材正挤压模具的模口问题，更有利于SW-CNTs的分散和后续超细直径丝材的正挤压制备。
本发明的方法制备的SW-CNTs增强的镁合金基复合材料超细直径丝材，拉伸力学性能达到了抗拉强度≥400MPa，伸长率≥6％，密度≤2.0g/cm3，弹性模量达到50-60GPa，扩大了镁合金基复合材料的应用领域，尤其适应于直接采用电弧增材制造一些特殊场合对高刚度、高强韧、高减磨镁基复合材料的需求。
附图说明
图1为本发明制备方法中使用的半固态射压成型装置的结构示意图；
图2为本发明制备方法中制备超细直径丝材的正挤压装置的结构示意图。
图中，1.SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，2.射嘴测温点，3.半固态浆料，4.加热器，5.给料器，6.球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料，7.料斗，8.高速射压系统，9.螺旋驱动单元，10.料桶，11.螺旋剪切推进杆，12.射嘴，13.定模，14.动模，15.正挤压杆，16.加热装置，17.挤压桶，18.超细直径丝材凹模，19.超细直径丝材。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材，按重量百分比由以下原料组分组成：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。
SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2-5μm镁合金粉为450-600目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉。
本发明还提供上述SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，高能球磨：
按照重量百分比分别称取如下原料：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％；并按照此配比磨球：将称量好的各原料置150转/分的卧式高能球磨机中，并在氩气保护下球磨混粉48小时；
步骤1中，SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2μm-5μm；镁合金粉为450目-600目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉。
步骤1中，球料重量比为6：10；使用的磨球为：直径为Φ5mm的碳化硼磨球和胶囊磨球，碳化硼(B4C)磨球和胶囊磨球个数相同。
步骤2，半固态射压制备坯料：
将步骤1球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料通过半固态射压成型技术制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料1；
步骤2中，半固态射压成型技术所采用的设备为半固态射压成型装置，如图1所示，具体包括有盛放球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料6的料斗7和设置在料斗7下方的给料器5，料斗7与给料器5连通；给料器5下方设置有料桶10，给料器5与料桶10侧壁连通，料桶10前端设置有射嘴12，料桶10的尾端设置有依次连接的螺旋驱动单元9及高速射压系统8，料桶10内设置有螺旋剪切推进杆11，螺旋剪切推进杆11通过螺旋驱动单元9驱动，螺旋驱动单元9控制螺旋剪切推进杆11的旋转，以推进SW-CNTs和镁合金粉料向前运动和致密化，并对加热至半固态化的浆料进行剪切搅拌；高速射压系统8为工业常用高速液压系统，用于控制螺旋剪切推进杆11高速向前推进，以控制半固态浆料3通过射嘴12高速高压射出；料桶10外壁设置有加热器4；射嘴12前端还设置有射嘴测温点2，通过检测该射嘴测温点2的温度来根据要求控制半固态浆料3的温度，如果发现温度低于需要的温度，控温系统自动启动给加热器4(电阻圈)通电加热，但检测温度达到预定温度，停止加热；射嘴12远离料桶10的一侧还依次连接有定模13及动模14，定模13和动模14内部连通构成铸型型腔；
步骤2中，半固态射压成型装置制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料过程为：
将经步骤1球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料6放入料斗7中，混合粉料经给料器5进入料桶10与螺旋剪切推进杆11之间的间隙中，同时启动螺旋驱动单元9，使螺旋剪切推进杆11旋转并推进球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料6进入料桶10的加热区，使其在被旋转推进过程中逐渐被加热，获得热量，温度逐渐提高而成为半固态浆料3；当在射嘴测温点2检测到半固态浆料3达到预定射压温度550-600℃后，启动高速射压系统8，将螺旋剪切推进杆11向前推进，将经过螺旋剪切推进杆11搅拌和剪切作用的半固态浆料3通过射嘴12高速射入由定模13和动模14构成的型腔，并保压一定时间，半固态浆料3在高压下凝固，即制备了SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料1；凝固后开模取出带有浇铸系统和排气系统的半固态射压坯料，并切割去除浇铸系统和排气系统，即获得SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料1；其中，螺旋剪切推进杆11的旋转速度为20-100RPM；高速射压系统8采用的压力为30-100MPa，速度为30-100m/s；保压时间为0.5-30s；
步骤3，超细直径丝材的挤压制备：
将步骤2获得的SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料1通过正挤压制成超细直径丝材19；
步骤3中，正挤压过程中控制温度为420-480℃，制备得到的超细直径丝材的直径为Φ0.4-1mm。
步骤3中，如图2所示，正挤压过程中使用的正挤压装置为：包括挤压桶17，挤压桶17外壁设置有加热装置16(电阻圈)，挤压桶17内部顶端设置有正挤压杆15，挤压桶17内部底端设置有超细直径丝材凹模18，正挤压杆15与超细直径丝材凹模18之间设置有SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料1。
经上述方法制备的SW-CNTs增强的镁合金基复合材料超细直径丝材，拉伸力学性能达到了抗拉强度≥400MPa，伸长率≥6％，密度≤2.0g/cm3，弹性模量达到50-60GPa，扩大了镁合金基复合材料的应用领域，尤其适应于直接采用电弧增材制造一些特殊场合对高刚度、高强韧、高减磨镁基复合材料的需求。
实施例1：
选择450目的AZ91镁合金粉作为复合材料的基体，SW-CNTs为长度为2μm的纤维，按照重量百分比比称重，SW-CNTs纤维含量为0.5％，其余为AZ91镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。使用Φ5mm的磨球和胶囊磨球，磨球和胶囊磨球个数相同，其中磨球的重量为待球磨的SW-CNTs纤维和AZ91镁合金粉总重量的60％。
将上述粉料和磨球一起装入球磨罐中，以150转/分的卧式高能球磨机中在氩气保护下球磨混粉48小时。通过球磨机械混合均匀，并使SW-CNTs纤维分散，避免了缠绕和团聚成束。由于采用氩气保护，避免了SW-CNTs纤维的烧损；
将球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中在550℃条件下制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，然后取出并在420℃通过普通正挤压制成Φ1mm的丝材。
其中，使用半固态射压成型装置时：螺旋剪切推进杆11的旋转速度为20RPM；高速射压系统8采用的压力为30MPa，速度为30m/s；保压时间为0.5s；
得到的SW-CNTs纤维增强的AZ91镁基复合材料的晶粒尺寸小于1μm，室温抗拉强度408MPa，伸长率为10％，密度为1.81g/cm3，弹性模量为51GPa。
实施例2
选择500目的ZK60镁合金粉作为复合材料的基体，SW-CNTs为长度为3μm的纤维，按照重量百分比称重，SW-CNTs纤维含量为1％，其余为ZK60镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。使用Φ5mm的磨球和胶囊磨球，磨球和胶囊磨球个数相同，其中磨球的重量为待球磨的SW-CNTs纤维和ZK60镁合金粉总重量的60％。
将上述粉料和磨球一起装入球磨罐中，以150转/分的卧式高能球磨机中在氩气保护下球磨混粉48小时。通过球磨机械混合均匀，并使SW-CNTs纤维分散，避免了缠绕和团聚成束。由于采用氩气保护，避免了SW-CNTs纤维的烧损；
将球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中在580℃条件下制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，然后取出并在460℃通过普通正挤压制成Φ0.8mm的丝材；
其中，使用半固态射压成型装置时：螺旋剪切推进杆11的旋转速度为100RPM；高速射压系统8采用的压力为100MPa，速度为100m/s；保压时间为30s；
得到的SW-CNTs纤维增强的ZK60镁基复合材料的晶粒尺寸小于1μm，室温抗拉强度420MPa，伸长率为15％，密度为1.82g/cm3，弹性模量为55GPa。
实施例3
选择600目的Mg-6.5Zn-2.6Y-0.8Ce-1.2Nd合金粉作为复合材料的基体，SW-CNTs为长度为5μm的纤维，按照重量百分比称重，SW-CNTs纤维含量为1.5％，其余为Mg-6.5Zn-2.6Y-0.8Ce-1.2Nd合金粉粉，以上各组分重量百分比之和为100％。使用Φ5mm的磨球和胶囊磨球，磨球和胶囊磨球个数相同，其中磨球的重量为待球磨的SW-CNTs纤维和Mg-6.5Zn-2.6Y-0.8Ce-1.2Nd粉总重量的60％。
将上述粉料和磨球一起装入球磨罐中，以150转/分的卧式高能球磨机中在氩气保护下球磨混粉48小时。通过球磨机械混合均匀，并使SW-CNTs纤维分散，避免了缠绕和团聚成束。由于采用氩气保护，避免了SW-CNTs纤维的烧损；
将球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中在600℃条件下制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，然后取出并在480℃通过普通正挤压制成Φ0.4mm的丝材；
其中，使用半固态射压成型装置时：螺旋剪切推进杆11的旋转速度为80RPM；高速射压系统8采用的压力为70MPa，速度为70m/s；保压时间为10s；
得到的SW-CNTs纤维增强的Mg-6.5Zn-2.6Y-0.8Ce-1.2Nd镁基复合材料的晶粒尺寸小于1μm，室温抗拉强度480MPa，伸长率为16％，密度为1.89g/cm3，弹性模量为60GPa。
实施例4
选择550目的ZK60镁合金粉作为复合材料的基体，SW-CNTs为长度为3μm的纤维，按照重量百分比称重，SW-CNTs纤维含量为1.2％，其余为ZK60镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。使用Φ5mm的磨球和胶囊磨球，磨球和胶囊磨球个数相同，其中磨球的重量为待球磨的SW-CNTs纤维和ZK60镁合金粉总重量的60％。
将上述粉料和磨球一起装入球磨罐中，以150转/分的卧式高能球磨机中在氩气保护下球磨混粉48小时。通过球磨机械混合均匀，并使SW-CNTs纤维分散，避免了缠绕和团聚成束。由于采用氩气保护，避免了SW-CNTs纤维的烧损；
将球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中在580℃条件下制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，然后取出并在450℃通过普通正挤压制成Φ0.8mm的丝材；
其中，使用半固态射压成型装置时：螺旋剪切推进杆11的旋转速度为100RPM；高速射压系统8采用的压力为100MPa，速度为100m/s；保压时间为30s；
得到的SW-CNTs纤维增强的ZK60镁基复合材料的晶粒尺寸小于1μm，室温抗拉强度420MPa，伸长率为14％，密度为1.81g/cm3，弹性模量为54GPa。
实施例5
选择450目的ZK60镁合金粉作为复合材料的基体，SW-CNTs为长度为3μm的纤维，按照重量百分比称重，SW-CNTs纤维含量为1.1％，其余为ZK60镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％。使用Φ5mm的磨球和胶囊磨球，磨球和胶囊磨球个数相同，其中磨球的重量为待球磨的SW-CNTs纤维和ZK60镁合金粉总重量的60％。
将上述粉料和磨球一起装入球磨罐中，以150转/分的卧式高能球磨机中在氩气保护下球磨混粉48小时。通过球磨机械混合均匀，并使SW-CNTs纤维分散，避免了缠绕和团聚成束。由于采用氩气保护，避免了SW-CNTs纤维的烧损；
将球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料放入半固态射压成型装置中在580℃条件下制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料，然后取出并在450℃通过普通正挤压制成Φ0.8mm的丝材；
其中，使用半固态射压成型装置时：螺旋剪切推进杆11的旋转速度为100RPM；高速射压系统8采用的压力为100MPa，速度为100m/s；保压时间为30s；
得到的SW-CNTs纤维增强的ZK60镁基复合材料的晶粒尺寸小于1μm，室温抗拉强度420MPa，伸长率为13％，密度为1.83g/cm3，弹性模量为56GPa。
Claims (1)
1.SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料丝材的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，高能球磨：
按照重量百分比分别称取如下原料：SW-CNTs短纤维0.5-1.5％、余量为镁合金粉，以上各组分重量百分比之和为100％；并按照此配比磨球：将称量好的各原料置于150转/分的卧式高能球磨机中，并在氩气保护下球磨混粉48小时；
步骤2，半固态射压制备坯料：
将步骤1球磨后完全混合均匀的SW-CNTs和镁合金粉料通过半固态射压成型技术制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料(1)；
步骤3，超细直径丝材的挤压制备：
将步骤2获得的SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料(1)通过正挤压制成超细直径丝材(19)；
步骤1中，所述SW-CNTs为单层碳纳米管纤维，其长度为2-5μm；所述镁合金粉为450-600目任意标准牌号为AZ系或ZK系镁合金粉、亦或为根据要求的稀土镁合金粉；
步骤1中，球料重量比为6：10；使用的磨球为：直径为Φ5mm的碳化硼磨球和胶囊磨球，碳化硼磨球和胶囊磨球个数相同；
步骤2中，半固态射压成型技术所采用的设备为半固态射压成型装置，具体包括有盛放球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料(6)的料斗(7)和设置在料斗(7)下方的给料器(5)，料斗(7)与给料器(5)连通；给料器(5)下方设置有料桶(10)，给料器(5)与料桶(10)侧壁连通，料桶(10)前端设置有射嘴(12)，料桶(10)的尾端设置有依次连接的螺旋驱动单元(9)及高速射压系统(8)，料桶(10)内设置有螺旋剪切推进杆(11)，螺旋剪切推进杆(11)通过螺旋驱动单元(9)驱动，料桶(10)外壁设置有加热器(4)；射嘴(12)前端还设置有射嘴测温点(2)；射嘴(12)远离料桶(10)的一侧还依次连接有定模(13)及动模(14)，定模(13)和动模(14)内部连通构成铸型型腔；
步骤2中，半固态射压成型装置制备SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料过程为：
将经步骤1球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料(6)放入料斗(7)中，混合粉料经给料器(5)进入料桶(10)与螺旋剪切推进杆(11)之间的间隙中，同时启动螺旋驱动单元(9)，使螺旋剪切推进杆(11)旋转并推进球磨后的SW-CNTs和镁合金粉料(6)进入料桶(10)的加热区，使其在被旋转推进过程中逐渐被加热，获得热量，温度逐渐提高而成为半固态浆料(3)；当在射嘴测温点(2)检测到半固态浆料(3)达到预定射压温度550-600℃后，启动高速射压系统(8)，将螺旋剪切推进杆(11)向前推进，将经过螺旋剪切推进杆(11)搅拌和剪切作用的半固态浆料(3)通过射嘴(12)高速射入由定模(13)和动模(14)构成的型腔，并保压一定时间，半固态浆料(3)在高压下凝固，即制备了SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料(1)；凝固后开模取出带有浇铸系统和排气系统的半固态射压坯料，并切割去除浇铸系统和排气系统，即获得SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料(1)；
螺旋剪切推进杆(11)的旋转速度为20-100RPM；高速射压系统(8)采用的压力为30-100MPa，速度为30-100m/s；保压时间为0.5-30s；
步骤3中，正挤压过程中控制温度为420-480℃，制备得到的超细直径丝材的直径为Φ0.4-1mm；
步骤3中，正挤压过程中使用的正挤压装置为：包括挤压桶(17)，挤压桶(17)外壁设置有加热装置(16)，挤压桶(17)内部顶端设置有正挤压杆(15)，挤压桶(17)内部底端设置有超细直径丝材凹模(18)，正挤压杆(15)与超细直径丝材凹模(18)之间设置有SW-CNTs纤维增强镁合金基复合材料半固态射压坯料(1)。
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