專利名稱：超聲波制備SiCp/AZ61鎂基納米復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種用超聲波制備鎂基納米復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
鎂基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比剛度、阻尼性能、耐磨性及耐髙溫性能，因而 在對輕質(zhì)髙強(qiáng)材料需求迫切的航空航天、汽車等高技術(shù)領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。 與連續(xù)纖維增強(qiáng)相相比，非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，特別是顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材 料具有成本低，制備工藝簡單等特點，已經(jīng)備受人們的關(guān)注。 一般來說，微米級的增 強(qiáng)顆粒主要用來提髙鎂合金的強(qiáng)度和硬度等。然而，當(dāng)增強(qiáng)顆粒的含量太髙時，鎂基 復(fù)合材料的塑韌性降低。研究人員發(fā)現(xiàn)很少體積分?jǐn)?shù)的納米級增強(qiáng)相就可使金屬基復(fù) 合材料獲得很好的增強(qiáng)效果，同時也能保持較好的延展性。
傳統(tǒng)的金屬基納米復(fù)合材料的制備方法主要有粉末冶金法和攪拌鑄造法.粉末冶 金法存在工藝復(fù)雜、成本較髙、難以制造大尺寸形狀復(fù)雜件的問題，而攪拌鑄造法也 存在增強(qiáng)相難以分布均勻的問題。鑒于超聲技術(shù)在金屬液處理方面的成功應(yīng)用，人們 嘗試了釆用高能超聲制備金屬基復(fù)合材料，髙能超聲振動時產(chǎn)生的聲空化和聲流效應(yīng) 能夠在極短的時間內(nèi)同時改善增強(qiáng)相在基體中的潤濕與分散，且對溶體合金無污染， 是一種較為理想的制備金屬基復(fù)合材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用超聲波制備SiCp/AZ61鎂基納米復(fù)合材料的方法. 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的.
首先將納米SiC,加入到乙酵溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合 溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640'C~650r 范圍內(nèi)進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W 650W超聲功率下，超聲5~ IO分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC旨按質(zhì)量百分比為0.1-2.0沐的量用錫箔紙包覆， 加入到AZ61鎂合金熔體中，相同超聲功率下繼續(xù)超聲處理15~20分鐘，澆鑄取樣。
本發(fā)明所述的鎂合金成份含量為Al 5. 8 % ~ 7. 2 % , Mn 0. 29 % ， Zn 0. 40 % ~ 1. 5 %， Si 0. 10%, Cu 0.05%, NiO. 05%， Fe 0. 005%，其它0. 30% ，.余量為Mg。
本發(fā)明的技術(shù)效果是采用本發(fā)明制備妁鎂基納米復(fù)合材料，納米SiC顆粒在基 體中的分散均勻，其抗拉強(qiáng)度提髙了 13.554-25%,維氏硬度提髙了 16.8%~42.4%.同 時，復(fù)合材料保持了基體較高的延展性，而且制備工藝簡單、安全可靠、無三廢污染。


附圖為本發(fā)明納米SiC顆粒在AZ61合金中的分散情況。 具.體實施方式
本發(fā)明將通過以下實施例作進(jìn)一步的說明。實施例1。
首先將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合 溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640'C進(jìn)行保 溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，650W超聲功率下，超聲5分鐘；將預(yù)處理好的納 米SiC粉體按質(zhì)量百分比為0.5%的量用錫箔紙包覆，加入到AZ61鎂合金熔體中，再 超聲處理15分鐘，澆鑄取樣。
本實施例中，納米SiC顆粒增強(qiáng)AZ61鎂基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到295MPa,較 基體提高了13.5%,其維氏硬度達(dá)到61.2，延伸率為13.8%。
實施例2
首先將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合 溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在650^進(jìn)行保 溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W超聲功率下，超聲IO分鐘；將預(yù)處理好的 納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為l.Q %的量用錫箔紙包覆，加入到AZ61鎂合金熔體中， 再超聲處理20分鐘，澆鑄取樣。
本實施例中，納米SiC顆粒增強(qiáng)AZ61鎂基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到325MPa，較 基體提高了25%,其維氏硬度達(dá)到70.4。，延伸率為13.4%。
實施例3。
首先將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合 溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在645C進(jìn)行保 溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W超聲功率下，超聲8分鐘；將預(yù)處理好的納 米SiC粉體按質(zhì)量百分比為1.5%的量用錫箔紙包覆，加入到AZ61鎂合金熔體中，再 超聲處理18分鐘，澆鑄取樣。
本實施例中，納米SiC顆粒增強(qiáng)AZ61鎂基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到316MPa，較 基體提髙了21.5 4;其維氏硬度達(dá)到74.6,，延伸率為13.1t.
從附圖1的納米SiC顆粒在AZ61鎂合金中的分散情況可以看到，由于SiC和鎂合 金導(dǎo)電性能不一樣，所以在圖中表現(xiàn)為黑色部分為鎂合金基體，白色亮點部分為SiC. 從實驗結(jié)果中可以看出，超聲法制備的AZ61合金中的SiC顆粒得到了彌散的分布，且 復(fù)合材料中沒有明顯的氣孔和顆粒偏聚之類的缺陷。
權(quán)利要求
1、一種超聲波制備SiCp/AZ61鎂基納米復(fù)合材料的方法，鎂合金成份含量為Al5.8％～7.2％，Mn 0.29％，Zn 0.40％～1.5％，Si 0.10％，Cu 0.05％，Ni 0.05％，F(xiàn)e 0.005％，其它0.30％，余量為Mg，其特征是首先將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640℃～650℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W～650W超聲功率下，超聲5～10分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為0.1-2.0％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ61鎂合金熔體中，相同超聲功率下繼續(xù)超聲處理15～20分鐘，澆鑄取樣。
全文摘要
一種超聲波制備SiCp/AZ61鎂基納米復(fù)合材料的方法，屬金屬材料制備領(lǐng)域，將納米SiC粉體加入到乙醇溶液中進(jìn)行超聲分散預(yù)處理，然后對預(yù)處理混合溶液進(jìn)行烘干、碾磨處理；將AZ61鎂合金放入坩堝內(nèi)加熱至熔化，并在640℃～650℃范圍內(nèi)進(jìn)行保溫，把變幅桿伸入到熔體表面以下，600W～650W超聲功率下，超聲5～10分鐘；將預(yù)處理好的納米SiC粉體按質(zhì)量百分比為0.1-2.0％的量用錫箔紙包覆，加入到AZ61鎂合金熔體中，相同超聲功率下繼續(xù)超聲處理15～20分鐘，澆鑄取樣，本發(fā)明納米SiC顆粒在基體中的分散均勻，抗拉強(qiáng)度提高了13.5％～25％，維氏硬度提高了16.8％～42.4％，保持了基體較高的延展性，制備工藝簡單、安全可靠、無三廢污染。
文檔編號C22C23/02GK101532099SQ20091011522
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者志 胡, 洪 閆 申請人:南昌大學(xué)