改善镁稀土基复合材料中微米级制造技术

本发明专利技术公开了一种改善镁稀土基复合材料中微米级

【技术实现步骤摘要】
改善镁稀土基复合材料中微米级AlN颗粒团聚的方法


[0001]本专利技术属于金属基复合材料
，具体涉及一种改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法
。

技术介绍

[0002]为满足镁合金高强
、
耐热等需求，在镁合金中添加
RE
元素已成为提高合金强度和耐热性的主要方式，目前研究者开发了兼具高强耐热的
GW
系合金，如
Mg
‑
10Gd
‑
3Y
‑
1Zn
‑
0.4Zr
等
。
由于
RE
元素的价格较高，制备成本制约了镁合金的发展
。
因此，为了进一步提升
GW
系合金的力学性能，除了添加
RE
元素外，添加
SiC、TiB2、AlN
等价格低廉
、
性能优异的陶瓷颗粒制备镁基复合材料，成为了发展高强
、
耐热镁合金的重要选择
。
其中
AlN
具有较低的密度，晶体构型与晶格参数也与
Mg
相近，已经成为了极具发展潜力的增强相
。
[0003]目前，适于商业化的复合材料制备方法是搅拌铸造法，然而这个方法的最大挑战在于如何实现颗粒在基体中的均匀分散；由于
AlN
颗粒与
Mg
基体的润湿性较差，容易在搅拌铸造过程中形成粗大的颗粒团聚，从而限制
AlN
对合金性能的提升作用
。
专利号
CN114277277A
公开了一种
AlN_Al
颗粒增强镁铝稀土基复合材料及其制备方法，通过添加
Al/AlN
纳米粉，进行机械搅拌
+
超声波搅拌相结合的方法，成功将纳米级
AlN
引入到合金中，但该方法工艺比较复杂，超声和较长时间的静置过程中纳米级颗粒最终也容易产生沉降，颗粒的分散性也不能较好地保证
。
而微米级
AlN
颗粒由于价格合适，获得了更佳广泛的使用，但是微米级
AlN
颗粒不仅存在团聚的问题，同时还具有比纳米级
AlN
更容易沉降的问题，因此为了实现微米级
AlN
颗粒对镁合金力学性能的有效提升，需要寻找一种工艺简单
、
成本低廉的方法来改善复合材料制备过程中的颗粒团聚问题，为镁基复合材料的发展提供技术支持
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的主要目的在于提供一种改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，旨在解决现有微米级
AlN
颗粒容易在搅拌铸造过程中形成粗大的颗粒团聚
、
以及容易沉降到熔体底部的问题
。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，包括如下步骤：
[0007]1)AlN/Al
复合粉末的制备：在纯氩气保护的手套箱里，将微米级
AlN
颗粒与
Al
粉在球磨机进行混合球磨，球磨完成后，采用铝箔包覆球磨后的混合材料，得
AlN/Al
复合粉末；
[0008]2)
镁稀土基复合材料的熔炼铸造：在镁稀土基合金的半固态温区加入步骤
1)
获得的
AlN/Al
复合粉末，采用机械搅拌分散均匀，即得镁稀土基复合材料熔体；
[0009]3)
将步骤
2)
中的镁稀土基复合材料熔体升温，保温静置后水冷，得到镁稀土基复合材料；
[0010]在某些具体的实施方式中，步骤
1)
中所述
Al
粉与
AlN
颗粒的质量比为
(3
‑
1):(1
‑
3)
，且所述
Al
粉与
AlN
颗粒的粒径为5‑
10
μ
m。
[0011]在某些具体的实施方式中，所述镁稀土基复合材料中各组分的质量百分比含量为：
97
‑
99.9
％的镁稀土基合金和
0.1
‑3％的
AlN
颗粒
。
[0012]在某些具体的实施方式中，步骤
1)
中的球磨条件为：球料比为
(10
‑
20):1
，转速为
80
‑
120rpm
，运行时间为
240
～
360min。
[0013]在某些具体的实施方式中，所述镁稀土基复合材料中
Al
元素以
Al
粉的形式加入
。
[0014]在某些具体的实施方式中，步骤
3)
中，所述镁稀土基复合熔体的制备过程为：
[0015]31)
在
CO2:SF6体积比为
99:1
的保护气氛中，将装有纯
Mg
锭的坩埚放入电阻炉中，升温至
720
～
740℃
，直至完全熔化得镁熔体；
[0016]32)
依次将
Mg
‑
RE
中间合金
、
纯
Zn
粒加入到镁熔体中，在
720
～
740℃
静置
10
～
20min
至合金完全熔化，刮除熔体表面浮渣，得
Mg
‑
RE
‑
Zn
合金熔体；
[0017]33)
将
Mg
‑
RE
‑
Zn
合金熔体降温至半固态温区，将
Al/AlN
复合粉末加入到
Mg
‑
RE
‑
Zn
合金熔体中，得到
AlN/Mg
‑
RE
‑
Zn
‑
Al
复合熔体；机械搅拌分散
Mg
‑
RE
‑
Zn
‑
Al
合金熔体中的
AlN
颗粒，得到镁稀土基复合熔体
。
[0018]进一步的，步骤
33)
中，所述
Mg
‑
RE
‑
Zn
‑
Al...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)AlN/Al
复合粉末的制备：在纯氩气保护的手套箱里，将微米级
Al
粉与
AlN
颗粒在球磨机进行混合球磨，球磨完成后，采用铝箔包覆球磨后的混合材料，得
AlN/Al
复合粉末；
2)
镁稀土基复合材料的熔炼铸造：在镁稀土基合金的半固态温区加入步骤
1)
获得的
AlN/Al
复合粉末，采用机械搅拌分散均匀，即得镁稀土基复合材料熔体；
3)
将步骤
2)
中的镁稀土基复合材料熔体升温，保温静置后水冷，得到镁稀土基复合材料
。2.
根据权利要求1所述的改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，步骤
1)
中所述
Al
粉与
AlN
颗粒的质量比为
(3
‑
1):(1
‑
3)
，且所述
Al
粉与
AlN
颗粒的粒径为5‑
10
μ
m。3.
根据权利要求1或2所述的改善镁稀土基复合材料中的微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，所述镁稀土基复合材料中各组分的质量百分比含量为：
97
‑
99.9
％的镁稀土基合金和
0.1
‑3％的
AlN
颗粒
。4.
根据权利要求1所述的改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，步骤
1)
中的球磨条件为：球料比为
(10
‑
20):1
，转速为
80
‑
120rpm
，运行时间为
240
～
360min。5.
根据权利要求1所述的改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，所述镁稀土基复合材料中
Al
元素以
Al
粉的形式加入
。6.
根据权利要求5所述的改善镁稀土基复合材料中微米级
AlN
颗粒团聚的方法，其特征在于，步骤
3)
中，所述镁稀土基复合熔体的制备过程为：
31)
在
CO2:SF6体积比为
99:1
的保护气氛中，将装有纯<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸿，谢文龙，蒋斌，罗小钧，周建新，陈功，高瑜阳，董志华，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：