专利名称：一种半固态B<sub>4</sub>Cp/AZ61复合材料制备方法
技术领域：
本发明属于金属复合材料制备领域。
背景技术：
近年来，金属基复合材料的研究与开发取得了很大的进展，但仍处在研究阶段，还 未进入批量生产，少量产品虽有制品，距离实际应用还有一段距离。同时，金属基复合材料 在提高强度、硬度、弹性模量的同时，却大大地降低了其塑性，不利于对复合材料二次塑性 加工。随着半固态成形技术和理论不断成熟与发展，为金属基复合材料的半固态成形开拓 了新的发展方向。而且在工程应用合金当中，镁基复合材料因而具有更高的比强度、比刚 度，同时还具有较好的耐磨性、耐高温及减震性能。此外，镁基复合材料还具有良好的阻尼 性能和电磁屏蔽性能，是良好的功能材料。因此镁基复合材料在电子、航空、航天特别是汽 车工业中具有潜在的应用前景。半固态机械搅拌法是在半固态金属中加入增强相，搅拌一定时间后浇注成型。半 固态金属浆料比相同成分金属液体的表观黏度高约3个数量级，利用机械搅拌法将增强颗 粒加入到半固态金属浆料时比较容易，比与其他方法相比，半固态搅拌法获得的复合材料 浆料成型平稳，无涡流和喷射，减少宏观偏析，降低凝固收缩和成型温度，可以解决复合材 料制备过程中容易出现的非金属增强体漂浮、偏析以及金属基体不湿润的技术难题，且增 强颗粒在基体内分布均勻。由于该工艺在很大程度上降低了镁在高温下的氧化烧损，且该 工艺设备简单，成本低，最有希望用于大规模工业生产。AZ61镁合金中引入B4C颗粒的主要 目的是弥补AZ61镁合金性能上的不足，如低的弹性模量、有限的高温强度、有限的高温屈 服强度和耐磨性较差等。
发明内容
本发明的目的是提出一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的。首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625°C ；经浇铸管将液态 镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min 500r/min的搅拌速度，搅拌3 5min，至温度 600 610°C，得到半固态浆料；然后加入3wt. % 6wt. %质量分数、粒度号为W7的B4C颗 粒，以300r/min 500r/min的搅拌速度，等温搅拌3 5min，得到半固态B4Cp/AZ61复合 材料，浇注。本发明可获得比较细小、圆整、分布均勻的半固态B4Cp/AZ61复合材料，且B4C增强 颗粒发布均勻。
图1为本发明实施例使用的搅拌设备。其中1为浇注管，2为坩锅，3为搅拌炉，4 为管道，5为电热偶，6为电机，7为柱塞，8为电热偶，9为熔化炉，10为柱塞，11为推进式叶轮，12为浇注管，13为升降台、14为桨式叶轮。图2为本发明实施例1所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料组织结构图。图3为本发明实施例2所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料组织结构图。图4为本发明实施例3所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料SEM形貌图。图5为本发明实施例4所述条件下的半固态B4Cp/AZ61复合材料SEM形貌图。
具体实施例方式本发明将通过以下实施例作进一步的说明。本发明所述的实施例，是在图1所示的搅拌设备中完成的。本发明所述实施例的AZ61镁合金，其成分(w)为 实施例1首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650°C，炉内的镁合金采用熔剂保 护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625°C。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌 炉中，搅拌速度500r/min、搅拌3min到设定的搅拌温度605°C，得到半固态浆料，加入质量分数为3wt. %、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌3min，得到半 固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。图(a)白色近圆形的颗粒为半固态的固相，浅黑色为半固态浆料中的液相部分凝 固后的枝晶组织，且球状晶粒比较细小、圆整、分布均勻。图(b)白色为半固态的液相，浅黑色为B4C颗粒，B4C颗粒较为均勻的分布在AZ61 镁合金基体中。实施例2首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650°C，炉内的镁合金采用熔剂保 护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625°C。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌 炉中，搅拌速度500r/min、搅拌5min到设定的搅拌温度605°C，得到半固态浆料，加入质量 分数为6wt. %、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌5min，得到半 固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。图(a)白色近圆形的颗粒为半固态的固相，浅黑色为半固态浆料中的液相部分凝 固后的枝晶组织，且球状晶粒比较细小、圆整、分布均勻。图(b)白色为半固态的液相，浅黑色为B4C颗粒，B4C颗粒较为均勻的分布在AZ61 镁合金基体中。实施例3首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650°C，炉内的镁合金采用熔剂保 护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625°C。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌 炉中，搅拌速度500r/min、搅拌3min到设定的搅拌温度605°C，得到半固态浆料，加入质量 分数为3wt. %、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌3min，得到半 固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。B4C颗粒较为均勻的分布在AZ61镁合金基体中。实施例4首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内加热到650°C，炉内的镁合金采用熔剂保 护，在此温度下精炼，静置30min，然后降温到625°C。经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌 炉中，搅拌速度500r/min、搅拌5min到设定的搅拌温度605°C，得到半固态浆料，加入质量 分数为6wt. %、粒度号为W7的B4C颗粒，然后以搅拌速度500r/min等温搅拌5min，得到半 固态B4Cp/AZ61复合材料，浇注。B4C颗粒较为均勻的分布在AZ61镁合金基体中。
权利要求
一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法，其特征是首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625℃；经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min～500r/min的搅拌速度，搅拌3～5min，至温度600～610℃；然后加入3wt.％～6wt.％质量分数、粒度号为W7的B4C颗粒，以300r/min～500r/min的搅拌速度，等温搅拌3～5min，浇注。
全文摘要
一种半固态B4Cp/AZ61复合材料制备方法，其特征是首先将原料AZ61镁合金放入熔化炉内精炼，然后降温到625℃；经浇铸管将液态镁合金浇注入到搅拌炉中，以300r/min～500r/min的搅拌速度，搅拌3～5min，至温度600～610℃；然后加入3wt.％～6wt.％质量分数、粒度号为W7的B4C颗粒，以300r/min～500r/min的搅拌速度，等温搅拌3～5min，浇注。本发明可获得比较细小、圆整、分布均匀的半固态B4Cp/AZ61复合材料，且B4C增强颗粒发布均匀。
文档编号C22C23/00GK101880787SQ20101019148
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者周冰锋, 闫洪 申请人:南昌大学