专利名称：一种镁基纳米孔复合材料及制备的制作方法
技术领域：
本发明属于复合材料领域，涉及一种纳米孔无机非金属相在镁合金基体中均匀分布的复合材料，可用于隔音、吸振、防噪等领域。
背景技术：
目前，镁合金以比强度及比刚度高的良好性能已在生产中应用，其原因是材料的重量轻。如果在镁合金中形成纳米孔洞，即形成镁基泡沫复合材料。目前泡沫金属主要是铝泡沫材料、镍泡沫材料等，如专利01106207用熔体直接发泡方法制备了铝泡沫材料。但是铝的密度相比镁的密度高。如果能将镁及基合金制成纳米孔材料，能进一步扩大泡沫金属的用途。CN200410012162.3提出一种泡沫镁制备工艺，包括镁合金熔炼、制作真空渗流装置、选取填料颗粒、预热预制型、浇注渗流、加工成型及去除填料颗粒等过程。但材料成型后，填料颗粒还需去除，工艺程序多而复杂。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出一种减振、防噪效果良好、综合性能优良的镁基纳米孔复合材料。
本发明的另一目的是提供上述镁基纳米孔复合材料制备方法，该方法工艺简单，无环境污染，生产成本低。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种镁基纳米孔复合材料，其特征在于它为在镁合金基体中分布有分子式为Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度为1-2.2g/cm3的具有细密纳米孔的无机非金属相的金属基复合材料，无机非金属相具有尺寸为0.4-1.1nm的单元层孔洞，无机非金属相所占体积百分比为50-70％，镁合金基体成分含量为Zn(10～20wt％)，Sb(0.5～3wt％)，Sn(0.3～2wt％)，其余为镁。
制各上述镁基纳米孔复合材料的方法，其特征在于先将成分为Zn(10～20wt％)、Sb(0.5～3wt％)、Sn(0.3～2wt％)、余量为镁的镁合金锭制成平均尺寸为2～5mm的粒块，然后和平均粒度尺寸为0.5～50μm的分子式为Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的无机非金属相颗粒混合，两者在混合物中的体积比例为1∶1～2.3，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入充有SF6气体或装有粒状FeS2矿石的箱式电炉中升温，温升至660～700℃，保温30～60min，当达到保温时间后，取出装有物料的模具，再放入充有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到镁基纳米孔复合材料。
所述粒状FeS2矿石的颗粒尺寸在5～15mm，矿石与混合物的重量比为1∶1～3。
本发明的优点本发明中采用的分子式为Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度为1-2.2g/cm3，具有细密纳米孔的无机非金属相是一种天然形成的物质，商品名为海泡石，可以由市场上买到。镁基纳米孔复合材料中含有密度极小的、带有细孔的无机非金属相，复合材料重量比同孔洞率的泡沫铝低，减轻了构件的重量，并具有很好的阻尼性能。
本发明镁基纳米孔复合材料是通过将带有纳米孔洞的无机非金属相引入镁合金中，通过烧融方式制备，无需采取在液相中发泡的复杂方式，制备工艺简单，成本低，生产过程无环境污染，实用性强，经济实惠。
本发明无机非金属相镁基纳米孔复合材料所制的部件具有良好的吸振、隔音、防噪效果，可用作汽车等行业快速机械上的吸振减振构件，也可用于建筑等领域的隔音、防噪部件。
具体实施例方式
实施方式1先熔制成分含量为Zn10wt％、Sb0.5wt％、Sn0.3wt％、Mg89.2wt％的镁合金锭，再将镁合金锭削制成平均尺寸为2mm的粒块，然后和平均粒度尺寸为0.5μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O无机非金属相颗粒机械混合，该无机非金属相颗粒可以通过磨机粉碎制得。无机非金属相的密度为1-2.2g/cm3，镁合金与无机非金属相两种物质在混合物中的体积比例为1∶1，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入充有SF6的箱式电炉中升温，温升至660℃，保温30min，当达到保温时间后，取出装有物料的模具再放入装有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到无机非金属相所占体积百分比为50％的镁基纳米孔复合材料。本实施例中所得材料，其动态冲击条件下的应力和应变关系见表1。
表1
实施方式2先熔制成分为含Zn20wt％、Sb3wt％、Sn2wt％、Mg75wt％的镁合金锭，将合金锭削制成平均尺寸为5mm的粒块，然后和平均粒度为2μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O无机非金属相颗粒混合，镁合金与无机非金属相两种物质在混合物中的体积比例为1∶1.2，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入充有SF6的箱式电炉中升温，温升至700℃，保温60min小时，当达到保温时间后，取出装有物料的模具再放入充有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到无机非金属相所占体积百分比为55％的镁基纳米孔复合材料。
实施方式3先熔制成分为含Zn15wt％、Sb1.5wt％、Sn1.0wt％、Mg82.5wt％的镁合金锭，将镁合金锭削制成平均尺寸为3mm的粒块，然后和平均粒度为10μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O无机非金属相颗粒混合，镁合金与无机非金属相两种物质在混合物中的体积比例为1∶1.1，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入装有平均颗粒尺寸为10mm的FeS2矿石的箱式电炉中升温，矿石与混合物的重量比为1∶1。温升至680℃，保温45min，当达到保温时间后，取出装有物料的模具再放入充有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到无机非金属相所占体积百分比为52％的镁基纳米孔复合材料。
实施方式4先熔制成分为含Zn15wt％、Sb2wt％、Sn2wt％、Mg81wt％的镁合金锭，将镁合金锭削制成平均尺寸为4mm的粒块，然后和平均粒度为50μm的Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O无机非金属相颗粒混合，镁合金与无机非金属相两种物质在混合物中的体积比例为1∶22，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入装有平均颗粒尺寸为10mm的FeS2矿石的箱式电炉中升温，矿石与混合物的重量比为1∶3。温升至680℃，保温40min，当达到保温时间后，取出装有物料的模具再放入充有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到无机非金属相所占体积百分比为69％的镁基纳米孔复合材料。
权利要求
1.一种镁基纳米孔复合材料，其特征在于它为在镁合金基体中分布有分子式为Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的密度为1-2.2g/cm3的具有细密纳米孔的无机非金属相的金属基复合材料，无机非金属相具有尺寸为0.4-1.1nm的单元层孔洞，无机非金属相所占体积百分比为50-70％，镁合金基体成分含量为Zn(10～20wt％)，Sb(0.5～3wt％)，Sn(0.3～2wt％)，其余为镁。
2.制备权利要求1所述镁基纳米孔复合材料的方法，其特征在于先将成分为Zn(10～20wt％)、Sb(0.5～3wt％)、Sn(0.3～2wt％)、余量为镁的镁合金锭制成平均尺寸为2～5mm的粒块，然后和平均粒度尺寸为0.5～50μm的分子式为Mg8(H2O)4〔Si6O15〕2(OH)4·8H2O的无机非金属相颗粒混合，两者在混合物中的体积比例为1∶1～2.3，其后将混合物放入钢制成型模具中压实，再将模具放入充有SF6气体或装有粒状FeS2矿石的箱式电炉中升温，温升至660～700℃，保温30～60min，当达到保温时间后取出装有物料的模具，再放入充有氩气的钢制空箱中，直到箱中的温度达到室温即可取出模具，得到镁基纳米孔复合材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述粒状FeS2矿石的颗粒尺寸在5～15mm，矿石与混合物的重量比为1∶1～3。
全文摘要
本发明公开一种镁基纳米孔复合材料及制备方法，属于复合材料领域，具体讲是一种纳米孔无机非金属相在镁合金基体中均匀分布的复合材料及制备方法，其特征在于是一种在镁合金基体中分布有尺寸为0.5－50μm的密度为1－2.2g/cm
文档编号C22C23/04GK1851029SQ200610040719
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者王玲, 赵浩峰, 郭胜利 申请人:南京信息工程大学