镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法技术

本发明专利技术涉及金属基复合材料领域，具体而言，涉及一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法。镁基复合材料的制备工艺包括：将钛盐原料与含镁原料混合进行置换反应。其能实现弥散分布Ti颗粒增强镁基复合材料的制备，并通过反应生成纳米Ti，且在镁基体中均匀分散，可同时提升镁合金的刚度、强度和塑形。形。形。

【技术实现步骤摘要】
镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属基复合材料领域，具体而言，涉及一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法。

技术介绍

[0002]镁作为最轻的金属结构材料，具有良好的比刚度、比强度、阻尼性能及电磁屏蔽性能，可广泛应用于3C电子产品、交通运输和航空航天等领域。但是镁的绝对强度和绝对刚度弱于铝和钢等金属材料，限制了其应用范围。诸多的研究者通过在镁合金中添加陶瓷、碳纤维等增强相提高镁合金的强度和刚度。但是这些增强相与镁基体界面不共格，且脆性大，导致复合材料的塑形恶化。
[0003]钛颗粒与镁润湿性好，不与镁反应，且钛的刚度高、塑形好于镁，是一种理想的增强增韧的增强体。但是镁和钛均为活泼的金属，采用传统的熔铸法制备，钛易发生沉降，烧损，氧化等，不利于制备高性能的含钛镁基复合材料。其他的制备方法如粉末冶金法、半固态搅拌法，皆有各自的缺陷，如粉末冶金法制备工艺流程长，工艺复杂，混料过程存在爆炸的风险。半固态搅拌法过程镁和钛易氧化，且无法解决加入大尺寸钛颗粒易沉降的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法，其能实现弥散分布Ti颗粒增强镁基复合材料的制备，并通过反应生成纳米Ti，且在镁基体中均匀分散，可同时提升镁合金的刚度、强度和塑形。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种镁基复合材料的制备工艺，包括：将钛盐原料与含镁原料混合进行置换反应。
[0007]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，包括：将所述钛盐原料、氟化物和所述含镁原料混合进行置换反应。
[0008]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述含镁原料为不含铝的含镁原料；
[0009]优选地，所述含镁原料包括纯镁单质金属和不含铝的含镁合金；
[0010]优选地，所述不含铝的含镁合金包括Mg
‑
Zn系合金、Mg
‑
Mn系合金和 Mg
‑
RE系合金中的至少一种；
[0011]优选地，所述钛盐原料为K2TiF6、Na2TiF6、CaTiF6和K2TiCl6中的至少一种，优选为K2TiF6或Na2TiF6。
[0012]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，包括：进行置换反应前，在保护气氛下，对所述含镁原料进行熔化，并在熔化后进行精炼，且精炼后进行静置；
[0013]优选地，保护气为CO2和SF6的混合气体；
[0014]优选地，还包括：进行置换反应前，对所述钛盐原料进行预热；
[0015]优选地，预热的温度为150
‑
250℃，预热的时间为1
‑
1.5小时。
[0016]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，包括：将所述含镁原料加热至 750
‑
850℃，而后分批次加入所述钛盐原料，每次加入所述钛盐原料的间隔时间为5
‑
10分钟，且加入所述钛盐原料的过程中，不断搅拌熔体，搅拌速度为100
‑
200r/min；
[0017]优选地，每批次加入所述钛盐原料的量相同。
[0018]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，钛盐原料加入后将混合熔料的温度降低至620
‑
650℃，并继续搅拌，而后静置，接着，浇铸；
[0019]优选地，搅拌10
‑
20分钟，搅拌速度500
‑
700r/min，静置时间为5
‑
10 分钟。
[0020]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述氟化物为CaF2、NaF、MgF2和KF中的至少一种，优选为NaF；
[0021]优选地，所述氟化物和所述含镁原料的质量比为(70
‑
90)：(30
‑
10)。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供一种镁基复合材料，其通过上述镁基复合材料的制备工艺制备得到。
[0023]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述镁基复合材料中析出钛颗粒的尺寸为50
‑
500nm；
[0024]优选地，所述镁基复合材料中含Ti颗粒的质量分数为0.5
‑
10wt％，优选的质量分数为0.5
‑
2wt％。
[0025]第三方面，本专利技术实施例提供一种含镁复合成品的制备方法，包括：对上述镁基复合材料进行成品加工；
[0026]优选地，包括：将所述镁基复合材料挤压加工为棒材或板材；
[0027]优选地，挤压加工的挤压温度为300
‑
450℃。
[0028]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过置换反应法在含镁原料中生成纳米Ti颗粒，Ti颗粒弥散分布，相比于其他方法制备的镁基复合材料，该方法生成的Ti颗粒不易氧化，烧损，分布更均匀，且纳米钛颗粒在镁熔液中不易沉降。
[0029](2)相比于陶瓷颗粒增强镁基复合材料存在塑形低和脆性大等问题，本专利技术实施例制备的Ti颗粒增强镁基复合材料，Ti颗粒与镁基体界面润湿性好，镁基复合材料的强度、刚度和塑形均得到提升。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1是本专利技术实施例1提供的镁基复合材料的显微组织；
[0032]图2是本专利技术实施例1提供的镁基复合材料的显微组织放大图；
[0033]图3本专利技术实施例1提供的镁基复合材料的成分分析；
[0034]图4专利技术实施例1提供的镁基复合材料的成分分析。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中
的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]下面对本专利技术实施例提供一种镁基复合材料及其制备工艺和含镁复合成品的制备方法具体说明。
[0037]本专利技术实施例提供一种镁基复合材料的制备工艺，包括：
[0038]S1、现将大体积的含镁原料进行切割，得到所需的块体，而后将含镁原料在电阻炉或坩埚中加热，在保护气氛下熔化，熔化后对熔体进行精炼，精炼后静置。
[0039]需要说明的是，形成保护气氛的保护气体可以是现有熔融采用的保护气，本专利技术实施例采用的保护气为CO2和SF6的混合气体，采用该保护气更有利于对含镁原料进行保护，防止其被氧化。
[0040]精炼的步骤以及条件为：精炼剂为RJ
‑
2，精炼温度为65本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括：将钛盐原料与含镁原料混合进行置换反应。2.根据权利要求1所述的镁基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括：将所述钛盐原料、氟化物和所述含镁原料混合进行置换反应。3.根据权利要求1或2所述的镁基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述含镁原料为不含铝的含镁原料；优选地，所述含镁原料包括纯镁单质金属和不含铝的含镁合金；优选地，所述不含铝的含镁合金包括Mg
‑
Zn系合金、Mg
‑
Mn系合金和Mg
‑
RE系合金中的至少一种；优选地，所述钛盐原料为K2TiF6、Na2TiF6、CaTiF6和K2TiCl 6
中的至少一种，优选为K2TiF6或Na2TiF6。4.根据权利要求3所述的镁基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括：进行置换反应前，在保护气氛下，对所述含镁原料进行熔化，并在熔化后进行精炼，且精炼后进行静置；优选地，保护气为CO2和SF6的混合气体；优选地，还包括：进行置换反应前，对所述钛盐原料进行预热；优选地，预热的温度为150
‑
250℃，预热的时间为1
‑
1.5小时。5.根据权利要求1或2所述的镁基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括：将所述含镁原料加热至750
‑
850℃，而后分批次加入所述钛盐原料，每次加入所述钛盐原料的间隔时间为5
‑
10分钟，且加入所述钛盐原料的过程中，不断搅拌熔体，搅拌速度为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晓伟，田卓，罗兴，冯波，康跃华，王娟，郑开宏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：