CN1306051C - 制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种粉末冶金法制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺，属于复合材料、冶金技术领域。本发明采用机械球磨或高压惰性气体雾化的方法制取准晶粉末，过筛后得到20-100μm的准晶粉末，采用-200～80目的镁合金粉末分别与准晶粉末进行混合后热压压制，然后在真空炉里进行烧结，制备出准晶颗粒增强镁基复合材料，具体工艺参数为：准晶颗粒质量百分数为5-25%，热压温度250-450℃，真空烧结温度580-650℃，烧结时间20-60分钟。本发明增强颗粒与合金粉末能充分混合均匀，所占质量分数可调，而且粉末冶金的烧结温度较低，避免了在液相工艺过程中基体熔融金属与准晶颗粒之间的反应，准晶增强颗粒与基体金属界面结合良好，且能弥散均匀分布在基体金属内。

Description

制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺
技术领域
本发明涉及的是一种准晶颗粒增强镁基复合材料的制备工艺，特别是一种用粉末冶金法制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺，属于复合材料、冶金技术领域。
背景技术
颗粒增强镁基复合材料具有高比强、高比模、低密度、耐热性好等特点而受到广泛的重视，但复合材料中的增强相多为陶瓷颗粒如Al2O3，SiC，Si3N4，TiC，B4C，AlN等，这些物质在制备复合材料的过程中由于其与熔融的基体金属的润湿性差而容易产生团聚，而且由于陶瓷颗粒与基体金属的热膨胀系数不同，在铸造与凝固的过程中产生疏松导致材料性能的下降。因此用搅拌铸造制备颗粒增强金属基复合材料的方法是不可取的。
经文献检索发现，美国Ames实验室的Suleyman B.Biner等人在1998申报了“雾化准晶颗粒增强复合材料及该材料的制备方法(Composites reinforced byatomized qusicrystal particles and it’s manufacture method)”的发明专利，专利申请号为：US05851317，申请日为：Dec.22，1998，该专利采用雾化制得的AlCuFe准晶颗粒来增强铝及铝合金，得到颗粒增强铝基复合材料。该专利是采用粉末冶金的方法，将准晶粉末和合金粉混和均匀后通过热等静压，烧结和锻造等方法制得，工艺过程复杂，成本高。
发明内容
本发明针对背景技术中上述的缺陷，提供一种制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺，使其具有工艺过程简单、成本低的优点，制备出具有良好的综合性能的金属基复合材料。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用机械球磨或高压惰性气体雾化的方法制取准晶粉末，过筛后得到20-100μm的准晶粉末，采用-200～80目的镁合金(AZ80)粉末分别与不同含量的准晶粉末进行混合后热压压制，然后在真空炉里进行烧结，制备出准晶颗粒准晶弥散均匀分布在基体金属内，增强颗粒与基体金属界面结合良好，具有良好的综合性能的镁基复合材料。本发明具体工艺参数：基体材料为AZ80，准晶颗粒质量百分数为5-25％，热压温度350-450℃，真空烧结温度580-650℃，烧结时间30-60分钟。
本发明制备工艺是在镁基复合材料的材质符合以下条件的前提下实施：基体材料成分为：MgaMbNc，其中，a+b+c＝100为重量百分比：86≤a≤100，0≤b≤13，0≤c≤1，M表示Si，Al，Cu，Zn中至少一种；N表示Ni，Fe，Cr中的一种或几种。
本发明采用机械球磨或高压惰性气体雾化的方法制取准晶粉末，过筛后得到20-100μm的准晶粉末，也适用于对AlCuFe准晶颗粒的制备，其成分为：AlxCuyFez，其中：x+y+z＝100为原子百分比，62≤x≤67，21≤y≤26，12≤z≤15。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明解决了背景技术中存在的不足，增强颗粒与合金粉末能充分混合均匀，所占质量分数可调，而且粉末冶金的烧结温度较低，避免了在液相工艺过程中基体熔融金属与准晶颗粒之间的反应，准晶增强颗粒与基体金属界面结合良好，且能弥散均匀分布在基体金属内，从而制备出具有良好的综合性能的金属基复合材料。
具体实施方式
结合本发明工艺的具体内容提供以下实施例：
  工艺参数    实施例1  实施例2    实施例3    实施例4
  基体材料    AZ80  AZ80    AZ80    AZ80
  准晶粉末含量(wt％)    5  10    15    25
  热压温度(℃)    350  400    420    450
  热压后尺寸    Φ40×100mm  Φ40×100mm    Φ40×100mm    Φ40×100mm
  烧结温度(℃)    580  600    620    650
  烧结时间(min)    30  40    45    60
这四种材料的力学性能如下表：
    编号   屈服强度(Mpa)   拉伸强度(Mpa)     延伸率(％)
  实施例1     314     330     2.8
  实施例2     306     325     5.3
  实施例3     324     340     3.9
  实施例4     308     326     3.4

Claims (2)

1、一种制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺，其特征在于，采用机械球磨或高压惰性气体雾化的方法制取准晶粉末，过筛后得到20-100μm的准晶粉末，采用-200～80目的镁合金粉末分别与准晶粉末进行混合后热压压制，然后在真空炉里进行烧结，制备出准晶颗粒弥散均匀分布在基体金属内，增强颗粒与基体金属界面结合良好，具有良好的综合性能的镁基复合材料，具体工艺参数为：准晶颗粒质量百分数为5-25％，热压温度350-450℃，真空烧结温度580-650℃，烧结时间30-60分钟。
2、根据权利要求1所述的制备准晶颗粒增强镁基复合材料的工艺，其特征是，镁基复合材料的材质符合以下条件：所述的基体成分为：MgaMbNc，其中，a+b+c＝100为重量百分比：86≤a≤100，0≤b≤13，0≤c≤1，M表示Si，Al，Cu，Zn中至少一种，N表示Ni，Fe，Cr中的一种或几种。
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