【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、al-mg-si系铸造合金由于具有良好的流动性，比强度高，热膨胀系数小，材料铸造性能和加工性能好等优点，广泛应用于汽车、通讯、电子、航空航天等领域。其中mg和si可形成mg2si金属间化合物，该化合物具有密度小、弹性模量高、硬度高、耐磨性好的特点，可作为增强体制备al-mg2si复合材料，有望应用于航空、航天和汽车等领域。
2、然而，传统铸造工艺下，初生mg2si主要呈粗大的树枝晶，而共晶mg2si则由多分支片状组成的耦合共晶组成。粗大的树枝晶和片状的耦合共晶极易造成应力集中，引起裂纹源的产生和扩展，导致合金的伸长率通常不超2％。因此，改善mg2si的形貌、尺寸大小和分布，对al-mg2si合金的塑性和应用具有非常重要的意义。
3、变质和细化处理是合金组织和性能的有效改善方法之一，且具有操作简单、成本低、效果显著等优点，在行业内最为常用。近年来，人们对改善mg2si形貌和合金塑性进行了探索，并取得了一定的效果，例如：cn109112368a公开了一种含sc铸造亚共晶al-mg2si合金及其生产方法，通过添加0.15％～0.35％的sc，促使共晶mg2si由粗大的汉字状转变为细小的纤维状，同时将初生α-al的形貌由树枝晶转变为球状晶，力学性能尤其是塑性得到大幅提高，合金的抗拉强度及伸长率分别提高21.41％和86.11％。cn111118355a提供了一种稀土元素铒改性铸造亚共晶al-mg2si合金及其制备方法，通
4、上述方法中，cn109112368a和cn111118355a中的sc、er等稀土可细化mg2si和基体组织，但sc、er的价格较贵，且添加量高，限制了其应用。cn111411246a和cn109777986a分别利用bi/超声和sr-p-ti来细化初生mg2si和基体组织，但未涉及到共晶mg2si。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种mg2si原位自生铝基复合材料。
3、本专利技术的目的之三在于提供上述mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法及制备的复合材料在汽车、通讯、电子或航空航天领域中的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
5、本专利技术的第一个方面提供了一种mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
6、s1：将包括al和si的原料熔融后精炼，得到第一熔体；
7、s2：将al-be、mg、任选加入的re与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体；
8、s3：将所述第二熔体与al-sr-re复合变质剂熔合，然后浇铸成型，制得所述mg2si原位自生铝基复合材料；
9、re选自la、ce中的至少一种。
10、本专利技术采用价格最低廉的la、ce稀土元素，其储量大，易获得，可以显著降低生产成本，此外，采用al-sr-re合金的方式加入，可以显著提高对共晶mg2si的变质效果，使mg2si相细化，分布更均匀，进而提高mg2si对铝基复合材料的增强效果，使铝基复合材料具有较高的塑性。
11、在本专利技术中，熔合是指两种或两种以上固态金属或合金熔化后合为一体。
12、优选地，以所述mg2si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，mg2si的质量百分数＞13.9％时，所述步骤s2为：将al-be、mg、re与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
13、优选地，以所述mg2si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，mg2si的质量百分数≤13.9％时，所述步骤s2为：将al-be、mg与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
14、根据al-mg2si的二元相图可知，al-mg2si的共晶点为13.9％，mg2si质量百分数高于该值时，称为过共晶合金，组织中含有初生相和共晶相，反之则为亚共晶或共晶合金，mg2si只存在共晶相。根据铝合金中mg2si类型的不同，需要选择不同的变质方法。当al-mg2si为共晶或亚共晶时，只需要通过al-sr-re复合变质即可，即通过添加微量的al-sr-re复合变质剂，该复合变质剂中含有sr、re相互掺杂的al4(srre)和al11(srre)3，利用其较高的形成温度和高化学活性，聚集在mg2si共晶相的固液界面，抑制共晶mg2si的横向生长，促进其发生孪晶转变，最终获得细小须状和颗粒状的共晶mg2si，显著改善铝合金的塑性。当al-mg2si为过共晶时，需同时对初生mg2si和共晶mg2si进行变质，因此，需要在步骤s2中添加re稀土变质剂，用于变质初生mg2si，其原理是ce、la等re稀土元素在mg2si中具有较高的固溶度，但re原子的固溶导致了mg2si发生了一定的晶格畸变，即改变了mg2si晶体的表面能，抑制了mg2si晶体的各向异性生长，从而获得细小、致密的多边形初生mg2si。
15、优选地，所述步骤s1中的精炼步骤为：以惰性气体为载气，通入卤盐精炼剂进行精炼。
16、优选地，所述卤盐精炼剂中含有nacl、kcl、na3alf6。
17、优选地，所述步骤s2中的精炼步骤为：以惰性气体为载气，通入不含钠的卤盐精炼剂进行精炼。
18、优选地，所述不含钠的卤盐精炼剂中含有mgcl2、kcl、k3alf6。不含钠的卤盐精炼剂的使用消除了其对高mg熔体的不利作用。
19、优选地，所述惰性气体选自氮气、氩气、氙气中至少一种。
20、优选地，以所述复合变质剂的质量百分数为100％计，所述sr和re的总质量百分数为10～18％。
21、优选地，所述复合变质剂中，sr与re的质量比为(0.5～1)：1。
22、优选地，以所述第二熔体的总质量百分数为100％计，所述复合变质剂的质量百分数不超过1％。
23、优选地，以所述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述Mg2Si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，Mg2Si的质量百分数＞13.9％时，所述步骤S2为：将Al-Be、Mg、RE与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
3.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述Mg2Si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，Mg2Si的质量百分数≤13.9％时，所述步骤S2为：将Al-Be、Mg与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
4.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的精炼步骤为：以惰性气体为载气，通入卤盐精炼剂进行精炼；
5.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述复合变质剂的质量百分数为100％计，所述Sr和RE的总质量百分数为10～18％。
6.根据权利要求5
7.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述第二熔体的总质量百分数为100％计，所述复合变质剂的质量百分数不超过1％。
8.根据权利要求1所述的Mg2Si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述第一熔体的质量百分数为100％计，所述Be的添加量为0.002％～0.01％；
9.一种Mg2Si原位自生铝基复合材料，其特征在于：所述Mg2Si原位自生铝基复合材料采用权利要求1～8任一项所述的制备方法制得，所述初生Mg2Si的平均等效圆直径不超过15μm。
10.权利要求1～8任一项所述的制备方法和/或权利要求9所述Mg2Si原位自生铝基复合材料在汽车、通讯、电子或航空航天领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述mg2si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，mg2si的质量百分数＞13.9％时，所述步骤s2为：将al-be、mg、re与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
3.根据权利要求1所述的mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述mg2si原位自生铝基复合材料的质量百分数为100％计，mg2si的质量百分数≤13.9％时，所述步骤s2为：将al-be、mg与所述第一熔体熔合，然后精炼，得到第二熔体。
4.根据权利要求1所述的mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的精炼步骤为：以惰性气体为载气，通入卤盐精炼剂进行精炼；
5.根据权利要求1所述的mg2si原位自生铝基复合材料的制备方法，其特征在于：以所述复合变质剂的质量百...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，高小冬，杨东明，张志波，周楠，杨冬阳，
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：
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