专利名称：：具有微粒掺杂的镁合金复合材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种镁合金复合材料，特别是涉及一种具有微粒掺杂的g金复合材料。
背景技术：
：随着3C科技产品的发展方向^轻薄短小，构成这些电子产品的材料发,势当然也必须朝向更轻、但是具有更高的硬度、更大的抗拉强度，以及更耐冲击...等方向发展；其中，镁合金因为是目前己知的材料中，比重较低(齢金的比重为铝的2/3，钛的2/5，不f辩P3的l/4)的一种，因此，如何有效提高已知齢金的硬度、抗拉强度、冲击强度..等，题界、学綱究发展的方向之一。目前，增加已知组分的齢金，例如AZ91D齢金，硬度的方式是再添加例如锆(Zirconium)、稀土金属(rareearthmetal),含碳的添加剂等构成的第二相物质，添加第二相物质让整体合金的细晶组织增加，进而得到鹏更高的傲金复合材料。然而，基于材料硬度愈高，其后续加工成型的难度也就愈高，以及目前并无如何添加、添加种类、添加第二相物质的比例与所得到的g金复合材料硬度的,相关研究，因此，如何在符合现有镁合金的组分规范，以及维持齢金质轻的材料特性的前提下，提升镁合金复合材料的更度至预定的需求范围，M界、学界不断努力的目标
发明内容由以往的研究得知，添加多量的微粒组分虽可增加齢金的硬度，但是齢金复合材料的加工难度贝哙随着硬度的增加而增加，且一股添加的微粒组分由于密度均高于li^金，如表一所示，因此微粒组分添加量越多，^金复合材料的比M重，贝鹏偏离镁合金本身质轻的优势而丧失本身的优点，因此如何在降低微粒组分的添加量下仍保有齢金复合材料质轻且高硬度的优点，实为业界首要克服的难题。物质密度(g/cm3)3<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>此外，一鹏知纳米物质由于其表面(4M的变化及比表面积的倍数成长，因此，一般材料在添加纳米物质后的整体性质也会有显著的差异产生。而由表一得知，纳米氧化铝的密度较一1加于^金中用来强化的微粒组分密度要低的多，由此，发明人即以不断的试验，添加不同组分的纳米微粒于^金中，经由控帝胆内米微粒组分的添加量及纳米微粒粒径的选择，从而得至顿轻且高硬度的g金复合材料。本发明的目的是在提供一种质轻且高硬度的具有微粒掺杂的^^金复合材料。本发明一种具有微粒掺杂的齢金复合材料包含"^金基材及一微粒组分，该微粒组分平均粒径介于lnm100nm，且重量百分比浓度为0.05~2.5wt%。本发明的有益效果在于借由平均粒径属纳米等级且掺杂重量百分比浓度为0.052.5wt。/。的微粒组分，而可均匀地分布于齢金基材中形麟二相物质，进而在实质维持镁合金^^质轻的特性下，将^金复合材料的整体硬度实质地提升。具体实施例方式下面实施例对本发明进行详细说明本发明一种具有微粒掺杂的g金复合材料的一较佳实施例，包含"^金基材，及一微粒组分。该^^金基材是^^铝合金规范的^金，例如AE系列^金，_sy^Az系列g金等，于本实施例中，该ft^金基材为选自AZ91D、AE44,或AM60B其中之一。该微粒组分可自陶瓷纳米材料，例如氧化铝、氧化锆、碳化硅，或它们材料的组合，于本实施例中该微粒组分是氧化铝(凡03),粒径介于lnm100nm，掺杂重量百分比浓度为0.052.5wt0/0。当微粒组分的粒径大于100nm时，因樹S1大，容易造成晶4^號不明显，反而容易破坏晶粒形成，并且易形成与^金间的裂缝而降低的强度，当微総且分的粒径小于lnm时，原料不易取得，因此，较佳地，该微粒组分的粒径为介于lnm100nm。表二、転，及表四，分别为以粒径为l(M5nm的纳總化铝为微粒组分，添加不同的添加量于不同的镁合金基材时所构成的镁合金复合材料的整体性质整理。表二<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表四<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上述表二、三，及四的结果得知，由于该微粒组分为纳米尺寸，其密度较镁合金小很多，虽然添力盱镁合金s^的密度变化会依微粒组分与齢金基材的结合情况而有所差异，但整体而言，添加纳米微茅#金复合材14^度影响甚小，且基本上于添加2.5wt"/。以内时，其密度变化均小于1.8%，因此均可维持齢顿轻的特点，而由于该微粒组分为纳米颗粒，具有相当大的总体稅及总表面积，因此当微粒组分添加量大于2.5wtM时，在熔炼过程中无法I4A^金中而无法成功地得到一微粒掺杂的^金复合材料。因此，较佳地，该微粒组分的添加量为0.05~2.5wt%。再者，由，表二、三，及四的结果亦可得知添加0.05).lwt"/。的微粒组分于不同的齢金S^中时，其平均硬度AZ91D由61.2提升到66.19，AM60B由48.16HV提升到48.9HV，AE44由45.33HV提升到49.91HV;而当添加微粒组分至2.(K2.5wtyo时，其平均硬度更分别进一步提升到68.4HV、51.04HV，及51.3HV;即当、^l加0.1wt。/。的微粒组分于不同的镁合金基材时，由于该微粒组分为纳米微粒，具有比一般非纳米尺度的添加粒子更大的比表面积，因此仅需微量的添加(0.05^).lwf/。)即可大量的增加镁合金的细晶组织数量而有效地提升该等,I^金复合材料的硬度；换句话说，当添加微量微総且分于该f^金基材时，分布于该镁合金基材内的微粒组分可有效的抑制镁合金的晶粒成长，使该镁合金的细晶组织增加，因此镁合金复合材料的硬度得以大幅提升，且随着添加量的增加与分布越均匀其抑制晶粒成长的效果就越好，所得到的餘金复合材料表现出来的硬度就越高，而^金复合材料的硬度高时所得到的耐磨耗性质就增强，因此可改善传统镁合金质轻但不耐磨的缺点。由上述说明可知道，本发明经过不断的试验，从而提出一种掺杂粒径属纳米尺度且掺杂量是0.05wt^^5wto/。的微粒组分所得到的g金复合材沐当添加微粒组分于该齢金St才中的重量百分率在0.05wtr。2.5wt"/。时，微粒组分可实质均匀地分布于该f鈴金基材中，不但可维持镁合金复合材料质轻的特性，而且可以有效的抑制镁合金的晶粒成长，让细晶组织大幅增加，进而大幅实质地提5:1^合金复合材料的整体硬度，及耐磨耗性，因此可改善传统M金质轻但不耐磨的缺点，确实达成本发明的目的。权利要求1.一种具有微粒掺杂的镁合金复合材料，其特征在于该镁合金复合材料包含一镁合金基材，及一微粒组分，且该微粒组分的平均粒径介于1.0nm～100nm，重量百分比浓度为0.05～2.5wt％。2.如权利要求l戶诚的具有微粒掺杂的g金复合材料，其特征在于该微粒组分由陶瓷纳米材料构成。3.如权利要^2所述的具有微粒掺杂的g金复合材料，其特征在于该陶^I米材料是选自于氧化铝、氧化锆、碳化硅，或它们之一组合。4.如权禾腰求2或3所述的具有微粒掺杂的齢金复合材料，其特征在于该傲金S^"选自于镁-铝-锌合金、镁-铝-锰合金，或镁-铝-稀土元素合金。5.如权利要求4戶诚的具有微粒掺杂的龄金复合材料，其特征在于该镁-铝-锌合金的组成份包含8.5%^9.5%的铝、0.45%^0.90%的锌、0.17%~0.4%的锰、不大于0.05%的硅、不大于0.025%的铜、不大于0.001°/0的镍、不大于0.004%的铁，及平衡量的镁。6.如权利要求4所述的具有微粒掺杂的齢金复合材料，其特征在于该镁-铝-锰合金的组成份包含5.5°/^6.5%的铝、0.24°/(^0.6%的锰、0.1~0.22%的硅、0.005%的铁、不大于0.01%的铜、不大于0.002%的镍，及平衡量的镁。7.如权利要求4戶腿的具有微粒掺杂的镁合金复合材料，其特征在于该镁-铝-稀土元素合金的组成份包含3.5°/".4%的铝、不小于0.1%的锰、不大于0.1%的硅、不大于0.22%的锌、不大于0.01%的铜、4.0%的烯土元素，及平衡量的镁。全文摘要本发明公开了一种具有微粒掺杂的镁合金复合材料，包含一镁合金基材，及一平均粒径介于1nm～100nm且重量百分比浓度为0.05～2.5wt％的微粒组分，借着掺杂重量百分比浓度在0.05～2.5wt％且粒径尺度是纳米级的微粒组分，而使本发明具有微粒掺杂的镁合金复合材料可在维持镁合金基材质轻的特性下，实质地提升镁合金复合材料的硬度。文档编号C22C23/00GK101633991SQ20081013324公开日2010年1月27日申请日期2008年7月22日优先权日2008年7月22日发明者江堂豪,许晖侃,黄崧任申请人:日月星尖端生技轻金属材料有限公司