專利名稱：鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種鎂合金浮石氧化鐵鋇吸波減振復(fù)合材料及其 制備方法及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前屬材料領(lǐng)域中，對(duì)材料的吸波減振作用受到了重視。CN200410023374. 1涉及一種鋁基吸波材料及其制備方法，其特征在于將鋁或鋁 合金板表層采用直流或交流電一步或二步陽極氧化法形成多孔氧化鋁膜，制成鋁基多孔氧 化鋁模板，即AAO模板；采用直流或脈沖電流電化學(xué)沉積在鋁基AAO多孔膜中組裝磁性納米 金屬線陣列，制成表層原位組裝磁性納米線陣列的鋁基吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是要求技 術(shù)難度高。CN200910071958. 9提出陶瓷晶須/鐵磁金屬復(fù)合吸波材料及其制備方法，它涉及 一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫 度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁 金屬復(fù)合吸波材料。該方法的缺點(diǎn)是陶瓷晶須表面涂鐵磁金屬鍍層，加工中鐵磁金屬易脫 落。CN200910191481. 8號(hào)申請(qǐng)涉及一種具有優(yōu)良阻尼特性的短碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合 材料的制備方法，它包括以下步驟(1)去除短碳纖維表面的有機(jī)膠層；(2)化學(xué)鍍沉積金 屬鎳涂層，在堿性條件下通過控制沉積時(shí)間來得到需要厚度的涂層；(3)在制備好表面鍍 有金屬鎳涂層的短碳纖維后，采用粉末冶金法即可制備得到具有優(yōu)良阻尼特性的短碳纖維 增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。該發(fā)明將3 20%體積百分?jǐn)?shù)的化學(xué)鍍鎳短碳纖維加入到鎂基體中， 雖然強(qiáng)化了基體并賦予其更為優(yōu)良的阻尼性能，其阻尼性能具有比純鎂更優(yōu)良的阻尼性 能，可達(dá)到0. 015的高阻尼范圍，但是工藝更為復(fù)雜。該材料的缺點(diǎn)是吸波性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材 料，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能。本發(fā)明的另一目的是提供鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，該制備 方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鎂合金為基體，在基體上 分布著浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維，浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維二者占復(fù)合 材料的體積百分比為45-55% ；浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的顆粒為0. 5-lmm ；該鎂合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量A1為3% 6%，Pb為0.005% 0. 01%, Ta 為 0. 001% 0. 005%, Si 為 0. 5% -1%, Te 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Mg ；銅合金纖維各成份的重量百分含量為Mn為5% 10%，Al為0.003%-0.09%，其余為Cu ；浮石氧化鐵鋇復(fù)合物為氧化鐵鈷鉆入浮石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一層厚度 為0. 1-10 μ m薄膜。2、一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下 步驟a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例加水溶解(加少量水至溶 解即可)，然后放入浮石，在80°C水浴中攪拌10-20min，浮石顆粒的尺寸為0. 5-lmm,三者混 合溶液和浮石的重量比為5-10 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min 后自然冷卻，然后再放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到浮石氧化鐵鋇 復(fù)合物；再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加少 量水至溶解即可)，再裝入浮石氧化鋇復(fù)合物，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì)氯 化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的重量比為1 1 1-2，攪拌結(jié)束后將攪拌物置 于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到浮石氧化鐵鋇復(fù)合物；b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為5% 10%，Al為0.003% -0.09%， 其余為Cu進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成銅合金液；熔化溫度為 1150-1180°C ；合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 凸緣將合金液拽出，形成銅合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，銅纖維的直徑為 10-45 μ m,轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；C、然后將(截取)長(zhǎng)徑比為8 1的上述銅合金纖維和上述浮石氧化鐵鋇復(fù)合物 放入有加熱裝置的底部通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，銅合金纖維占 浮石氧化鐵鋇復(fù)合物重量比為2%，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55% ；開啟模 具加熱裝置，控制溫度為450-480°C。d、鎂合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3% 6%，Pb為0. 005% 0. 01%， Ta 為 0. 001% 0. 005%, Si 為 0. 5 % -1 %，Te 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Mg 的原料在 680-720°C溫度下熔化成合金液；e、開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為_30Kpa，將上述鎂合金 液體澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，鎂合金液體在相對(duì)真空度 為_30Kpa的壓力作用下滲入浮石氧化鐵鋇復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合 金液體在模具內(nèi)冷卻凝固而形成鎂合金基浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下本發(fā)明中浮石空隙大，易于接納鐵氧體，鐵氧體處于浮石的空隙中，形成鐵氧體不 會(huì)散落的浮石氧化鐵鋇復(fù)合物，因而成為復(fù)合材料吸收電磁波的堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)中心；鐵和鋇 氧化物復(fù)合吸波，作用比單一鐵氧體增強(qiáng)。浮石氧化鐵鈷復(fù)合物為氧化鐵鈷鉆入浮石的孔隙中，并在孔隙壁面形成一層厚度 為0. 1-10 μ m薄膜。浮石氧化鐵鋇復(fù)合物中的氧化鐵鋇為Fe3O4和BaO的混合物。鐵氧體處于浮石的空隙中，不于鎂合金液體接觸，因此不會(huì)造成鎂合金的氧化；鎂合金中的Si、Te和Pb可促進(jìn)鎂合金與浮石的界面結(jié)合。鎂合金中的Ta可強(qiáng)化鎂合金的顆粒，提高復(fù)合材料基體的強(qiáng)度。堅(jiān)實(shí)的浮石氧化鐵鋇復(fù)合物可提高鎂合金復(fù)合 材料的抗壓性能。這些都能改善鎂合金基浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的力學(xué)性能。銅纖維起增強(qiáng)復(fù)合材料基體的作用。本發(fā)明的合金性能見表1。浮石空隙大，易于接納鐵氧體，因此制備中攪拌和加熱時(shí)間均短，生產(chǎn)周期短。復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)的復(fù)合材料具有一定良好阻尼性能，同時(shí)吸波性能 優(yōu)越，而且生產(chǎn)成本低，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
四

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的金相組織。由圖1可以看到在鎂合金基體上分布有浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料。
五具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對(duì)本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。實(shí)施例一本發(fā)明鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備過程如下a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備1、將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5 5的比例加少量水至溶解，形成三者混合 溶液，然后放入浮石，在80水浴中攪拌10-20min，浮石顆粒的尺寸為0. 5mm左右，三者混合 溶液和浮石的重量比為5 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自 然冷卻，然后再放入550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到浮石氧化鐵鋇復(fù)合 物；2、再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解(加 少量水至溶解即可)，再裝入浮石氧化鋇復(fù)合物，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì) 氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的重量比為1 1 1，攪拌結(jié)束后將攪拌物置 于220°C的烘箱中保溫3h后自然冷卻便得到浮石氧化鐵鋇復(fù)合物；b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為5%，Al為0. 003%，其余為Cu進(jìn)行配 料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成銅合金液；升液管下部套裝有柱塞，柱塞 在動(dòng)力裝置帶動(dòng)下可沿升液管上、下移動(dòng)，柱塞上移時(shí)可將升液管內(nèi)液面抬高，從而便于轉(zhuǎn) 輪凸緣將合金液拽出，形成細(xì)晶銅纖維，轉(zhuǎn)輪采用輪緣有凸緣的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪。合金液通 過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪凸緣將合金液拽出，形 成銅合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，銅纖維的直徑為10-45 μ m，轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn) 前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；C、然后將(截取)長(zhǎng)徑比為8 1的上述銅合金纖維和上述2中制得的浮石氧化 鐵鋇復(fù)合物放入有加熱裝置的底部通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，銅 合金纖維和浮石氧化鐵鋇復(fù)合物重量比為2%，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的55%; 開啟模具加熱裝置，控制溫度為450-480°C。d、鎂合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3%，Pb為0. 005%，Ta為0. 001%,
5Si為0. 5%，Te為0. 005%，其余為Mg為原料，在680_720°C溫度下熔化成合金液；e、開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為-30Kpa，將上述鎂合金液 體澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，關(guān)閉模具加熱裝置，鎂合金液 體在真空壓力作用下滲入浮石氧化鐵鋇復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，合金液體在模具內(nèi)冷卻凝 固而形成鎂合金基浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料。實(shí)施例二 a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸溶液的重量比為1 10 20，該溶液和浮石的重量比為 10 1，浮石的尺寸為1mm。浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的制備中，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧化 鋇復(fù)合物的重量比為1:1:2。b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為8%，Al為0. 009%，其余為Cu進(jìn)行配 料，C、控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45% ；d、鎂合金液的準(zhǔn)備鎂合金成分的重量百分含量為Al為6%，Pb為0. 01%，Ta為 0. 005%, Si 為 1%，Te 為 0.01%，其余為 Mg。實(shí)施例三a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸溶液的重量比為1 8 10，該溶液和浮石的重量比為 8 1，浮石的尺寸為0.7mm。浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的制備中，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧 化鋇復(fù)合物的重量比為1 1 1.5。b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為10%，Al為0.006%，其余為Cu進(jìn)行配 料，C、控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的50% ；d、鎂合金液的準(zhǔn)備鎂合金成分的重量百分含量為Al為4%，Pb為0. 007%，Ta為 0. 003%, Si 為 0.8%，Te 為 0. 007%，其余為 Mg。實(shí)施例四(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸溶液的重量比為1 4 4，該溶液和浮石的重量比為 4 1，浮石的尺寸為0.4mm。浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的制備中，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧 化鋇復(fù)合物的重量比為1 1 1.2。b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為4%，Al為0.003% -0. 09%，其余為Cu 進(jìn)行配料，C、控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45% ；d、鎂合金液的準(zhǔn)備鎂合金成分的重量百分含量為Al為2%，Pb為0.004%，Ta為 0. 0005%, Si 為 0. 4%，Te 為 0. 004%，其余為 Mg。實(shí)施例五(原料配比不在本發(fā)明配比范圍內(nèi)的實(shí)例)a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸溶液的重量比為1 11 21配制加少量水形成溶液，該 溶液和浮石的重量比為11 1，浮石的尺寸為1.1mm。浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的制備中，氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧化鋇復(fù)合物的重量比為1:1:3。b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為12%，Al為0. 1 %，其余為Cu進(jìn)行配料，C、控制復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45% ；d、鎂合金液的準(zhǔn)備鎂合金成分的重量百分含量為Al為7%，Pb為0. 02%, Ta為 0. 006%, Si 為 1.2%，02%，其余為 Mg。下表為不同成份與配比的合金性能對(duì)照表表 權(quán)利要求
一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料，該復(fù)合材料以鎂合金為基體，在基體上分布著浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維，浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維二者占復(fù)合材料的體積百分比為45 55％；浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的顆粒為0.5 1mm；該鎂合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～6％，Pb為0.005％～0.01％，Ta為0.001％～0.005％，Si為0.5％ 1％，Te為0.005％ 0.01％，其余為Mg；銅合金纖維各成份的重量百分含量為Mn為5％～10％，Al為0.003％ 0.09％，其余為Cu。
2.一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟a、浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的準(zhǔn)備將氯化鐵、硝酸鋇和檸檬酸以1 5-10 5-20的比例加水溶解，然后放入浮石，在 80°C水浴中攪拌10-20min，浮石顆粒的尺寸為0. 5_lmm，三者混合溶液和浮石的重量比為 5-10 1，攪拌結(jié)束后，將攪拌物置于120°C的烘箱中保溫30min后自然冷卻，然后再放入 550-590°C的烘箱中，保溫30min后自然冷卻，得到浮石氧化鐵鋇復(fù)合物；再把氯化鐵和硫酸亞鐵銨裝入帶聚四氟乙烯襯里的水熱容器中，加水溶解，再裝入浮 石氧化鋇復(fù)合物，攪拌以上三種物質(zhì)達(dá)5-lOmin，三種物質(zhì)氯化鐵、硫酸亞鐵銨及浮石氧化 鐵鋇復(fù)合物的重量比為1 1 1-2，攪拌結(jié)束后將攪拌物置于220°C的烘箱中保溫3h后 自然冷卻便得到浮石氧化鐵鋇復(fù)合物；b、銅合金纖維的準(zhǔn)備按重量百分含Mn為5% 10%，Al為0.003 % -0. 09%，其 余為Cu進(jìn)行配料，原料置于帶有加熱裝置的升液管內(nèi)熔化而形成銅合金液；熔化溫度為 1150-1180°C ；合金液通過升液管與旋轉(zhuǎn)的水冷銅合金轉(zhuǎn)輪凸緣接觸，水冷銅合金轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 凸緣將合金液拽出，形成銅合金材料纖維，轉(zhuǎn)輪凸緣的線速度為19-21m/s，銅纖維的直徑為 10-45 μ m,轉(zhuǎn)輪開轉(zhuǎn)前開啟轉(zhuǎn)輪水冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)進(jìn)水溫度小于30°C ；c、然后將長(zhǎng)徑比為8 1的上述銅合金纖維和上述浮石氧化鐵鋇復(fù)合物放入有加熱裝 置的底部通真空系統(tǒng)的鋼制模具的空腔中形成復(fù)合物預(yù)制體，銅合金纖維占浮石氧化鐵鋇 復(fù)合物重量比為2 %，復(fù)合物預(yù)制體占金屬模具空腔體積的45-55 % ；開啟模具加熱裝置，控 制溫度為450-480°C ；d、鎂合金液的準(zhǔn)備將重量百分含量為Al為3% 6%，Pb為0.005% 0.01%， Ta 為 0. 001% 0. 005%, Si 為 0. 5% -1%, Te 為 0. 005% -0. 01%，其余為 Mg 的原料在 680-720°C溫度下熔化成合金液；e、開啟真空系統(tǒng)，控制上述鋼制模具內(nèi)的相對(duì)真空度為_30Kpa，將上述鎂合金液 體澆入鋼制模具空腔內(nèi)的復(fù)合物預(yù)制體的上面，并注滿模具，鎂合金液體在相對(duì)真空度 為_30Kpa的壓力作用下滲入浮石氧化鐵鋇復(fù)合物預(yù)制體中的間隙，關(guān)閉模具加熱裝置，合 金液體在模具內(nèi)冷卻凝固而形成鎂合金基浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂基銅纖維浮石氧化鐵鋇復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料吸波性能高，并且具有優(yōu)越的阻尼性能，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該復(fù)合材料以鎂合金為基體，在基體上分布著浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維，浮石氧化鐵鋇復(fù)合物和銅合金纖維二者占復(fù)合材料的體積百分比為45-55％；浮石氧化鐵鋇復(fù)合物的顆粒為0.5-1mm；該鎂合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量Al為3％～6％，Pb為0.005％～0.01％，Ta為0.001％～0.005％，Si為0.5％-1％，Te為0.005％-0.01％，其余為Mg。
文檔編號(hào)C22C47/08GK101942595SQ20101022035
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者王玲, 趙浩峰, 邱奕婷 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)