一种SiC制造技术

本发明专利技术公开了一种SiC

【技术实现步骤摘要】
一种SiC
p
和Mg复合材料的成型方法


[0001]本专利技术涉及材料铸造成型
，尤其涉及一种SiC
p
和Mg复合材料的成型方法。

技术介绍

[0002]现代科学技术的发展对材料性能的要求越来越高，特别是航天航空、军事等尖端科学技术的发展，使得单一材料难以满足实际工程的要求，这促进了金属基复合材料的迅猛发展。
[0003]金属基复合材料既具有金属的特性，又具有陶瓷的特性，相比传统金属材料来说具有优异的力学和物理性能，具有较大的材料设计自由度，逐渐成为国内外材料工作者研究的重点课题。继铝基复合材料后，镁基复合材料是又一具有竞争力的轻金属基复合材料。
[0004]镁基复合材料(Magnesium matrix composites)是指以纯镁或镁合金为基体，以一种或几种金属或非金属作为增强体，人工合成的一种复合材料。相比镁合金，镁基复合材料的强度和模量更高，同时具有耐磨损、耐高温、减震和膨胀系数可控等优势。另外，镁基复合材料还因具有良好的吸中子、减震和电磁屏蔽性能，被作为功能材料广泛应用，是结构功能一体化的复合材料，因此镁基复合材料在电子、航空、航天和汽车工业中都具有非常广阔的应用前景。
[0005]通过一系列的研究，发现微米或亚微米陶瓷颗粒增强镁基复合材料可以显著提高材料在室温和高温环境下的绝对强度，但是材料的塑性却急剧下降，这严重影响了材料的可加工性，因此科研人员期望通过陶瓷颗粒作为增强体来提高其综合强韧性能。
[0006]碳化硅粉末价格低廉、来源广泛且具有优异的性能，热膨胀系数与芯片材料Si相近，是一种非常理想的增强物。镁合金的密度低，约是铝合金的2/3，熔点为648.9℃，镁基复合材料因而具有更高的比强度、比刚度，同时具有较好的耐磨性、耐高温及减震性能。此外镁基复合材料还具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能，是良好的功能材料。
[0007]SiCp/Mg复合材料既保持了金属特有的良好韧性与导电、传热等特点，又具有陶瓷的耐高温性、耐腐蚀性、低热膨胀性，适应了轻质、低成本、高强度、高模量、耐腐蚀、耐磨损的要求，可被应用于航天航空、汽车，以及微波、电力、电子(或光电子)器件封装中，对降低成本、减轻重量会起到积极的作用。此类材料的需求颇为巨大，市场前景广阔。
[0008]粉末冶金工艺采用真空热压制造，由于抽真空环节导致生坯的放置及熟坯的取出极为不便，从而明显增加了产品生产周期，造成生产效率低下，不利于工业化生产，同时由于真空设备的使用，大大提高了设备成本、维护成本，以及人力成本，这也造成该方法不适于大规模生产，限制了由该方法制备电子封装基板产品的工业应用，尤其是广大的民用产品领域；搅拌铸造法得到的材料中SiC的含量往往难以精确控制、SiC的分散均匀性也比较差，易产生团聚现象，从而容易导致产品性能的分散性较大。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种SiC
p
和Mg复合材料的成型方法。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种SiC
p
和Mg复合材料的成型方法，该方法包括以下步骤：
[0011](1)SiC
p
和Mg预制块成型：所述真空热压机由热压模具、快速加热器和压力机组成，使用将Mg和SiC混合粉末放入真空热压机的热压模具中，制备成SiC
p
和Mg预制块；
[0012](2)熔炼镁合金：将预热好的AZ91D镁合金放入暗红色坩埚，设置加热温度为800℃，将镁合金加热至金属液状态；
[0013](3)加入SiC和Mg预制块：等到步骤(2)中AZ91D镁合金完全融化为金属液状态后，将步骤(1)中的SiC
p
和Mg预制块预热后加入熔融的金属液中，用搅拌器顺时针快速搅拌20
‑
25min，让预制块熔化，保证SiC颗粒能够均匀分布在金属液中；
[0014](4)扒渣、测温；用拔勺和漏勺扒掉合金液表面氧化皮，用已预热的石墨棒再次顺时针搅拌金属液，750℃保温15分钟，测量并控制溶液温度达到浇注温度；
[0015](5)浇注成型，使用坩埚钳将坩埚夹出电阻炉，快速浇注到已预热的模具中，待合金凝固降温后，取出成型试样。
[0016]优选的，所述步骤(1)中的SiC
p
和Mg预制块步骤成型包括：
[0017]1)混粉：将SiC颗粒与Mg粉或Mg合金粉末混合得到SiC和Mg粉末，SiC颗粒直径为13～63μm；Mg粉或Mg合金粉末的粒度为65～90μm；
[0018]2)真空热压烧结：将步骤1)中混合均匀后的SiC和Mg混合粉末放入热压模具中；在真空条件下，利用压力机和快速加热器对其进行热压，热压完成即制得SiC
p
和Mg预制块。
[0019]优选的，所述SiC颗粒与Mg粉或Mg合金粉末体积比为1：3。
[0020]优选的，所述真空热压烧结过程包括：
[0021]a)快速升温阶段：
[0022]使用快速加热器对混合均匀的SiC和Mg粉进行加热，并使热压模具的温度在2～4分钟内升至460
‑
660℃，压力机对SiC和Mg坯料的压力为5～20MPa；
[0023]b)保温阶段：
[0024]保持温度在460
‑
660℃范围内，并保温15
‑
30分钟；
[0025]c)降温阶段：
[0026]保温结束后，控制压力机的压力为10～25MPa，将热压模具自然降温至300～350℃，脱模即得SiC
p
和Mg预制块。
[0027]本专利技术有益效果：
[0028]本专利技术的制备方法能减缓SiC颗粒团聚程度，使之均匀分布在镁基体中。同时大大降低了设备成本、维护成本，以及人力成本，使之适于大规模生产，并且能够制备颗粒分布较为均匀的性能优良的镁基复合材料。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0030]图1是本专利技术中制备SiC
p
/Mg复合材料的流程示意图；
[0031]图2是本专利技术预制块成型真空热压机设备的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术不同体积分数的SiC颗粒(10μm)实验成品显微SEM形貌图。
[0033]附图标注：
[0034]1.上工作台，2.上压头，3.阴模，4.底模，5.下绝缘垫块，6.下工作台，7.胚料，8.热电偶，9.高频电流器，10.高频线圈，11.上绝热垫块。
具体实施方式
[0035]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC
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和Mg复合材料的成型方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)SiC
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和Mg预制块成型：所述真空热压机由热压模具、快速加热器和压力机组成，使用将Mg和SiC混合粉末放入真空热压机的热压模具中，制备成SiC
p
和Mg预制块；(2)熔炼镁合金：将预热好的AZ91D镁合金放入暗红色坩埚，设置加热温度为800℃，将镁合金加热至金属液状态；(3)加入SiC和Mg预制块：等到步骤(2)中AZ91D镁合金完全融化为金属液状态后，将步骤(1)中的SiC
p
和Mg预制块预热后加入熔融的金属液中，用搅拌器顺时针快速搅拌20
‑
25min，让预制块熔化，保证SiC颗粒能够均匀分布在金属液中；(4)扒渣、测温；用拔勺和漏勺扒掉合金液表面氧化皮，用已预热的石墨棒再次顺时针搅拌金属液，750℃保温15分钟，测量并控制溶液温度达到浇注温度；(5)浇注成型，使用坩埚钳将坩埚夹出电阻炉，快速浇注到已预热的模具中，待合金凝固降温后，取出成型试样。2.根据权利要求1所述的一种SiC
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和Mg复合材料的成型方法，其特征在于：所述步骤(1)中的SiC
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和M...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁超群，尧军平，李怡然，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：