专利名称：一种Mg-Li基复合材料的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种Mg-Li基复合材料，属于金属复合材料制备技术领域。
背景技术：
Mg-Li基合金是迄今为止比强度(材料强度/材料密度)最高的合金材料。主要应用于宇航，航空等领域中。强度较低，抗蚀性能较低是该材料的弱点，目前主要采用添加微量合金元素的方法(Al，Si，Ag，Y等)来强化合金。采用复合材料的方法，用高强度的颗粒或者纤维来强化合金，一直是材料界努力的方向之一。B4C,B纤维是既能强化合金又不会过多地提高合金密度的增强组元。但在高温下，高锂含量的Mg-Li基合金对它们会有腐蚀作用，增强组元的强化作用得不到充分发挥。因此过去不得不采用粉末冶金方法将复合材料的制备温度控制在450°C以下，避免合金出现液相，防止合金与强化组元的过度反应。文献报道采用此方法合金实际抗拉强度由109MI^提高到162Mpa，比强度由71. 4X 103m2/s2提高到96. 2 X 103m2/s2。迄今为止，因其工艺复杂性，控制难度大，复合材料强化工艺未能达到实用阶段，已形成牌号的合金目前还只有LA141 (其成份配比为Mg-14Li-lAl)
发明内容
本发明的目的在于提供一种质量比强度高的Mg-Li基复合材料。本发明一种Mg-Li基复合材料，包括下述组分按重量百分比组成 (Mg-xLi-uM)-yB-zC，其中 χ = 5-18, y = 2-10, ζ = 0. 5-3, u = 0-4, M 为合金基体的合金元素，余量为Mg ；所述Mg-Li基复合材料由B、C与Mg-Li-M基体合金反应形成的硼化合物强化相分布于Mg-Li-M基体合金中构成。本发明一种Mg-Li基复合材料中，所述Mg-xLi-uM-yB-zC中，Mg，Li为合金基体的主体元素，M为合金基体的合金元素，M选自Al、&i、Ag，Y中的至少一种；B与C为生成强化相的加入的主体元素，它们与基体反应生成强化相。本发明一种Mg-Li基复合材料中，所述Mg-Li基复合材料的基体的主相为具有体心立方晶体结构β相。本发明一种Mg-Li 基复合材料中，所述 Mg-xLi-yB-zC-uM 中，χ = 8-16, y = 3-8, z = 0. 8-2. 5，u = 0. 7-3，余量为 Mg。本发明一种Mg-Li 基复合材料中，所述 Mg-xLi-yB-zC-uM 中，χ = 13. 5-14. 5,y = 4. 4-7. 0，ζ = 1· 2-2. 2，u = 1，余量为 Mg。本发明的制备方法简述于下将B4C粉按质量百分比Mg-mLi-nB-lC，(其中m = 25-35，n = 25-35，1 = 5-15)加入熔点低于450°C的Mg-Li合金熔体中，搅拌，冷却后形成预混合合金。将预混合合金放入熔化的Mg-Li-M合金中，使其成份配比为Mg-xLi-uM-yB-zC， 其中 χ = 5-18，y = 2-10，ζ = 0. 5-3, u = 0-4, M 为 Al、Zn、Ag，Y 中的至少一种。不断搅拌同时升温直到650-700°C之间，使B4C与合金基体充分反应。冷却后即获得硼化合物强化 Mg-Li基合金锭坯。
硼化合物强化Mg-Li基合金锭坯可进行挤压，锻压，热轧，冷轧成相应的棒材，板材。本发明与现有的镁锂合金与复合材料相比有如下特点。本发明由于采用B、C与Li、Mg、M反应形成的硼化合物强化相；可以使复合材料的质量比强度有显著的提高。按Mg-xLi-yB-zC-uM成份配比，当其中χ = 13.5-14.5，y =4.4-7.0，ζ = 1.2-3，u = 1，M为Al时，经过挤压，锻压得到的棒材，室温抗拉强度达 300-340MPa，密度为1. 39-1. 50g/cm3，延伸率为8-15%。是现有技术制备的Mg-Li基复合材料抗拉强度(162Mpa)的2倍。
具体实施例方式实施例11、按 Mg-mLi-nB-lC 配料，其中 m = 33，η = 251 = 8 余量为 Mg.2、将金属Mg、Li及B4C粉放入氩气保护的电阻加热炉中加热到370°C，3、金属熔化后加以搅拌，直到B4C粉粉末完全浸没其中，之后随炉冷却；得到预混合合金 Mg-33Li-25B-8C ；4、将冷却后的锭子压制成为10X10X3的Mg-33Li-25B-8C碎块，备用；5、将金属镁、金属锂、Mg-33Li-25B-8C按Mg-14Li_lAl_6B4C成份配比，首先将金属镁与金属锂在氩气保护炉中一起加热至590-610°C熔化，然后将Mg-33Li-25B-8C碎块加入，同时加以搅拌；6、停止搅拌，继续升高温度，直到700°C，保温30分钟，随炉冷却；7、冷却后在250°C下挤压成直径13的圆棒，在250°C下模锻成直径Ilmm的圆棒； 其室温抗拉强度达320MPa，密度为1.47g/cm3，延伸率为11%。实施例21、按 Mg-mLi-nB-lC 配料，其中 m = 25，η = 301 = 5 余量为 Mg.2、将金属Mg、Li及B4C粉放入氩气保护的电阻加热炉中加热到370°C，3、金属熔化后加以搅拌，直到B4C粉粉末完全浸没其中，之后随炉冷却；得到预混合合金 Mg-33Li-25B-8C ；4、将冷却后的锭子压制成为10X10X3的Mg-33Li-25B-8C碎块，备用；5、将金属镁、金属锂、Mg-33Li-25B-8C按Mg_15Li_6B4C成份配比，首先将金属镁与金属锂在氩气保护炉中一起加热至590-610°C熔化，然后将Mg-33Li-25B-8C碎块加入，同时加以搅拌；6、停止搅拌，继续升高温度，直到700°C，保温45分钟，随炉冷却；7、冷却后在250°C下挤压成直径13的圆棒，在300°C下模锻成直径Ilmm的圆棒； 其室温抗拉强度达155. 2MPa，密度为1. 46g/cm3，延伸率为23. 22%。实施例31、按 Mg-mLi-nB-lC 配料，其中 m = 35，η = 351 = 15 余量为 Mg.2、将金属Mg、Li及B4C粉放入氩气保护的电阻加热炉中加热到370°C，3、金属熔化后加以搅拌，直到B4C粉粉末完全浸没其中，之后随炉冷却；得到预混合合金 Mg-33Li-25B-8C ；
4、将冷却后的锭子压制成为10X10X3的Mg-33Li-25B_8C碎块，备用；5、将金属镁、金属锂、Mg-33Li-25B-8C 按 Mg-14Li-lAl_0. 5Y_7B4C 成份配比，首先将金属镁与金属锂在氩气保护炉中一起加热至590-610°C熔化，然后将Mg-33Li-25B-8C碎块加入，同时加以搅拌；6、停止搅拌，继续升高温度，直到700°C，保温60分钟，随炉冷却；7、冷却后在250°C下挤压成直径13的圆棒，在200°C下模锻成直径Ilmm的圆棒； 其室温抗拉强度达220MPa，密度为1.41g/cm3，延伸率为15%。
权利要求
1.一种Mg-Li基复合材料，包括下述组分按重量百分比组成(Mg-XLi-uM)-yB-zC，其中χ = 5-18，y = 2-10，ζ = 0. 5-3, u = 0-4, M为合金基体的合金元素，余量为Mg ；其特征在于所述Mg-Li基复合材料由B、C与Mg-Li-M基体合金反应形成的硼化合物强化相分布于Mg-Li-M基体合金中构成。
2.根据权利要求1所述的一种Mg-Li基复合材料，其特征在于所述Mg-xLi-uM-yB-zC 中，Mg，Li为合金基体的主体元素，M为合金基体的合金元素，M选自Al、Zn, Ag, Y中的至少一种；B与C为生成强化相的加入的主体元素，它们与基体反应生成强化相。
3.根据权利要求1所述的一种Mg-Li基复合材料，其特征在于所述Mg-Li基复合材料的基体的主相为具有体心立方晶体结构β相。
4.根据权利要求1所述的一种Mg-Li基复合材料，其特征在于所述Mg-xLi-uM-yB-zC 中，χ = 8-16，y = 3-8，ζ = 0. 8-2. 5，u = 0. 7—3，余量为 Mg。
5.根据权利要求1所述的一种Mg-Li基复合材料，其特征在于所述Mg-xLi-yB-zC-uM 中，χ = 13. 5-14. 5, y = 4. 4-7. 0，ζ = 1. 2-2. 2，u = 1，余量为 Mg。
全文摘要
一种Mg-Li基复合材料。其成份配比为(Mg-xLi-uM)-yB-zC，其中x＝5-18，y＝2-10，z＝0.5-3，u＝0-4，M为Al等合金元素。物相组成为体心立方结构的Mg-Li基合金，B、C与基体合金形成的化合物强化相。强化相与基体有很好的界面结合强度，弥散分布于基体之中。化合物强化Mg-Li基合金锭坯可进行挤压，锻压，热轧，冷轧成相应的棒材，板材。采用本发明Mg-xLi-uM-yB-zC成份配比，当其中x＝13.5-14.5，y＝4.4-7.0，z＝1.2-3，u＝1，M为Al时，经过挤压，锻压得到的棒材，室温抗拉强度达300-340MPa，密度为1.39-1.50g/cm3，延伸率为8-15％。是现有技术制备的Mg-Li基复合材料抗拉强度(162MPa)的2倍。
文档编号C22C23/00GK102418019SQ201110401058
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者任国安, 刘志坚, 周萍, 杨晓亮, 闫立奇 申请人:中南大学